Снижение биоразнообразия морских беспозвоночных и другие новости недели

Молекулярная биология и биохимия

1. Группа исследователей из Нанкинского университета (Китай) с коллабораторами опубликовала в Nature статью о перекрестном взаимодействии в ренин-ангиотензиновой системе. Они исследовали его при помощи белковой нанопоры. Для создания нанопоры использовался белок аэролизин (цитолитический пороформирующий токсин из бактерий Aeromonas hydrophila). Аэролизин имеет уникальную геометрическую структуру с двумя каналами — узким (∼1 нм) и широким (∼10 нм), что обеспечивает высокое разрешение и чувствительность даже к единичным молекулам. Эти характеристики делают аэролизин хорошим кандидатом для использования в экспериментах и обеспечивают его высокую чувствительность для детекции и идентификации заряженной ДНК или гомополипептидов. Для эксперимента была сконструирована нанопора на основе аэролизина с мутацией T232K, которая продемонстрировала самую длительную продолжительность и самую высокую эффективность захвата для модельной молекулы ангиотензина 1 (Ang I). Эту модельную нанопору ученые использовали для исследования взаимодействия ангиотензин-конвертирующего фермента, ангиотензин-конвертирующего фермента II и непосредственно разных форм ангиотензина. Ангиотензин-конвертирующий фермент (ACE) способен разрезать молекулу ангиотензина I (биологически инертная пептидная молекула-предшественник), превращая ее в ангиотензин II (биологически активный вазоконстриктор). Использование нанопоры позволило определять даже минимальные изменения в соотношении субстрата и продукта в смеси, содержащей оба фермента. А непрерывное считывание различных отдельных молекул в течение коротких интервалов времени позволяет нанопоровому подходу отслеживать динамические процессы преобразования ряда биомолекул в сложной системе. Исследователи показали, что ACE может быть селективно ингибирован ACE2 для предотвращения расщепления ангиотензина I, даже когда концентрация ACE более чем в 30 раз превышает концентрацию ACE2. Также было продемонстрировано, что ACE2 подавляется S-белком SARS-CoV-2 («шипом»). Это приводит к увеличению вероятности накопления основного эффектора ангиотензина II. Причем S-белок штамма дельта оказывает гораздо большее влияние на перекрестное взаимодействие ферментов, чем дикий тип.

2. Ученые из Франции, Дании и Польши опубликовали статью о многофункциональном белке FUS. FUS участвует во многих аспектах метаболизма РНК, включая транскрипцию, сплайсинг, трансляцию, процессинг миРНК и репликационно-зависимую экспрессию гистоновых генов. Исследование, опубликованное в Scientific Reports, показывает, что истощение и мутация FUS может привести к дифференциальным посттранскрипционным модификациям рРНК. Кроме того, изменения, наблюдаемые в уровнях 2'-O-Me и псевдоуридилирования рРНК, могут указывать на смену верности работы рибосом. Работа показывает, что профили метилирования и псевдоуридилирования рРНК человека могут различаться между клеточными линиями и в связи с процессом дифференцировки. Исследователи предполагают, что подмножество дробно модифицированных 2'-O-Me и участков псевдоуридилирования на рРНК может определяться переходом от пролиферирующего к дифференцированному состоянию клеток. Эти результаты согласуются с ранее опубликованными данными и поддерживают идею о том, что различные типы клеток могут производить гетерогенные, дифференциально модифицированные популяции рибосом со специализированными трансляционными свойствами.

3. В Nature вышла статья, описывающая механизм магниточувствительности дрозофил. Обычно этот механизм объясняется через реакцию переноса электронов между флавин-аденин-динуклеотидом (FAD) и цепочкой триптофанов в фоторецепторном белке CRYPTOCHROME (CRY), которая активируется синим светом. Спиновое состояние образующейся радикальной пары и, следовательно, концентрация CRY в активном состоянии зависят от геомагнитного поля. Однако эта модель имеет ряд недостатков и не объясняет некоторые физиологические и поведенческие наблюдения. В новом исследовании ученые показали, что 52 аминокислотных остатка на С-конце белка CRY у Drosophila melanogaster, лишенных канонического FAD-связывающего домена и триптофановой цепи, достаточно для облегчения магниторецепции и в случае одного нейрона, и в случае всего животного. Свободный FAD сам по себе может опосредовать магнитный ответ in vivo, но на высоких, нефизиологических уровнях. Исследователи предполагают, что в ходе эволюции был сформирован определяющий элемент CRY, его C-конец, чтобы приблизить пары радикалов к клеточным эффекторам, таким как β-субъединица калиевого канала HYPERKINETIC, чувствительного к окислительно-восстановительным реакциям. Таким образом, посредством белок-белковых взаимодействий CRY может потенцировать слабую активность геомагнитных полей на любую связанную с ним пару радикалов. В этом отношении основная роль CRY может быть скорее в магнитотрансдукции, чем магниторецепции. Было также показано, что увеличение уровня внутриклеточного FAD влияет как на индуцирование синим светом, так и на активность, опосредованную С-концом и зависящую от магнитного поля. Одного только высокого уровня FAD достаточно, чтобы вызвать чувствительность нейронов к синему свету и, что особенно важно, потенцировать этот ответ в присутствии магнитного поля. Эти результаты раскрывают основные компоненты первичного магниторецептора у мух, предоставляя убедительные доказательства того, что неканонические (то есть не-CRY-зависимые) радикальные пары могут вызывать в клетках ответ на магнитное поле.

4. Японские ученые описали функцию белка ODF4 у сперматозоидов мышей в Nature. Полный нокаут гена Odf4 приводил к бесплодию у мышей. Также он приводил к снижению экспрессии аденилаткиназы 1 и 2 (AK1 и AK2) и нарушению транспорта АТФ в клетке. Исследователи предполагают, что подвижность жгутиков сперматозоидов обеспечивается взаимодействием ODF4, AK1 и AK2. При этом все аномалии и мужское бесплодие, вызванные делецией Odf4, были отменены восстановлением функции гена, что подтверждает важность ODF4, AK1 и AK2 in vivo.

Неврология

5. Лептин может вынудить голодную мышь предпочесть размножение еде. К такому выводу пришла группа ученых из Германии под руководством Татьяны Коротковой в новой статье, опубликованной в Cell Metabolism. Ученые показали, как две субпопуляции нейронов латерального гипоталамуса (LH) могут влиять на поведение голодающих животных и на поведенческий выбор между пищевым и социальным вознаграждением. Исследование сосредоточилось на частично пересекающихся субпопуляциях нейронов LepR^LH (экспрессирующих рецепторы к лептину), «чувствительных» к голоду и влияющих на потребление пищи в зависимости от состояния животного, а также доступности и вкусовых качеств корма, и Nts^LH (экспрессирующих нейротензин), «чувствительных» к жажде. Исследователи визуализировали популяции LepR^LH и Nts^LH у свободно исследующих вольер мышей, которые подвергались ограничению пищи или воды, чтобы спровоцировать динамическое ранжирование конкурирующих положительных стимулов, таких как потенциальные партнеры, пища и вода. Благодаря такому подходу было обнаружено, что, хотя обе популяции отслеживают потребление пищи, лептин-чувствительные нейроны LepR^LH постепенно влияют на отказ от пищи, несмотря на давление голода, чтобы извлечь пользу из социального поиска. А нейроны Nts^LH предпочтительно влияют на поиск воды, несмотря на давление голода, и отказ от социального взаимодействия. В целом, авторы обеспечили механистическое понимание того, как популяции нейронов в LH действуют взаимодополняющим образом для противодействия метаболическому давлению, чтобы отложить кормление и отдать приоритет удовлетворению других важных потребностей.

Стимуляция лептином почти не повлияла на поведение сытых мышей, которые в целом были больше заинтересованы в общении, чем в еде, но когда исследователи активировали нейроны лептиновых рецепторов остро голодных мышей, их приоритеты изменились: они медленнее подходили к еде, меньше ели и проводили больше времени, общаясь с потенциальными партнерами.

Однако стимуляция лептином не смогла отменить более сильный голод у мышей с хроническим ограничением пищи, аппетит которых не уменьшился, а приоритеты не изменились под воздействием лептина. Поэтому описанная система способна влиять на животных в состоянии голода, но не в состоянии сильного голодания, отмечают исследователи. Дальнейшим предметом исследования группы Коротковой будет активность этих субпопуляций клеток во время прогрессирования ожирения или развития пищевых расстройств.

Подробнее — на PCR.NEWS 

Клеточная биология

6. Канадские исследователи из Университета Лаваля опубликовали статью в Scientific Reports, в которой описали новую сферическую роторную систему посева клеток для производства тканеинженерных кровеносных сосудов со сложной геометрией и маленьким диаметром. Полностью биологические человеческие тканеинженерные кровеносные сосуды (TEBV) были ранее разработаны для клинического использования и оказались ценным инструментом в моделировании заболеваний. Основной целью работы, о которой сообщается в данной статье, было создание полностью человеческих разветвленных TEBV малого диаметра. Использование новой сферической ротационной системы посева клеток обеспечивает эффективный и равномерный динамический посев клеток для создания жизнеспособной тканеинженерной модели in vitro. В статье описывается разработка и изготовление инновационной системы посева с произвольным сферическим вращением на 360°. Изготовленные на заказ камеры для посева размещены внутри системы и содержат Y-образные полиэтилентерефталатгликолевые (PETG) матрицы. Условия посева, такие как концентрация клеток, скорость посева и время инкубации, были оптимизированы по количеству клеток, прилипших к PETG-матрицам. Метод сравнивали со статическим и динамическим методами посева. При использовании сферического метода посева распределение клеток по поверхности оказалось более равномерным. После инкубационного периода (22 часа) полученные матрицы с клетками были помещены в культуральные плашки и оставались там 42 дня. Существенных изменений в плотности слоев клеток не было.

Эмбриогенез

7. В Scientific Reports вышла статья о роли SAM домен-содержащего белка 1 (SAMD1, репрессивного хроматинового регулятора неметилированных CpG-островков) в эмбриогенезе мышей. Полный нокаут гена (удаление 2396 пн в гомозиготе) оказался летальным. Все эмбрионы с гомозиготной потерей гена SAMD1 умирали на 18,5 день эмбриогенеза. У эмбрионов были недоразвиты органы и отсутствовала функционирующая система кровеносных сосудов, многие отклонения присутствовали уже на 14,5 день развития. Также авторы выявили, что SAMD1 играет роль при дифференциации нейронов, так у многих эмбрионов на 15,5 день был недоразвит головной мозг. Гетерозиготные по SAMD1 эмбрионы выживали, однако были значительно слабее своих сородичей дикого типа. Они весили меньше мышей дикого типа и имели проблемы с биогенезом стероидов и, как следствие, метаболизмом липидов.

Изменение климата

8. Группа исследователей под руководством ученых из Австралии опубликовала статью в журнале Frontiers in Marine Science о влиянии изменения климата на биоразнообразие морских беспозвоночных. Исследователи считают, что повышение температуры мирового океана виновато в резком сокращении количества беспозвоночных, таких как моллюски и морские ежи, на острове Роттнест у побережья Западной Австралии: с 2007 по 2021 год численность некоторых видов сократилась на 90%. Согласно статье, видовое разнообразие на прибрежных платформах оставалось неизменным в 2007 и 2021 годах, но общая плотность была ниже в 2007 году, так как популяция тропической мидии Brachidontes sculptus (преобладавшей в 1983 году) значительно снизилась. Частичное восстановление произошло на прибрежных платформах в 2021 году. Тропические виды были значительным компонентом разнообразия и плотности моллюсков на острове Роттнест в 1982 и 2007 годах. Общая плотность моллюсков снизилась на 98% на островных участках Радар Риф и на 86% на мысе Влэминг, а общая плотность иглокожих — на 52% и 88% соответственно с 2007 по 2021 год; видовое разнообразие также резко снизилось.

Новости компаний

9. Согласно новым правилом среди лиц, застрахованных через программу Medicare, тест на рак простаты ExoDx от Bio-Techne будет проводиться один раз в год у пациентов в группе повышенного риска с как минимум одной отрицательной биопсией, которым необходима повторная биопсия. Пациенты должны иметь умеренно повышенный уровень простатоспецифического антигена, не иметь других относительных показаний к биопсии простаты и других относительных противопоказаний к биопсии простаты. К относительным показаниям относятся положительная мультипараметрическая МРТ, положительная предшествующая биопсия, ректальное исследование с подозрением на рак или другой серьезный фактор риска рака простаты, например, родственник первой степени родства с раком простаты. Относительные противопоказания включают ожидаемую продолжительность жизни менее 10 лет, инвазивное лечение доброкачественного заболевания предстательной железы или активный простатит на фоне приема антибиотиков.

10. Другой тест, связанный с раком легких, LiquidHallmark, также будет покрываться страховкой в США. Тест Lucence на основе секвенирования нового поколения призван помочь онкологам выявить биомаркеры у пациентов с раком на поздних стадиях, которые могут помочь им принять решение о лечении. В настоящее время компания работает над тем, чтобы доказать неравноценность LiquidHallmark по сравнению с Guardant360 в сравнительном испытании «голова к голове» под названием LIQUIK. Сейчас LiquidHallmark продается как тест, разработанный в лаборатории, и пока компания намерена оставить его в таком виде. Однако компания рассматривает возможность получения одобрения FDA.

11. Биоинформатическая компания Allelica сообщила в среду, что сотрудничает с тайваньской компанией точной медицины SP BioMed в исследовании оценки полигенного риска (PRS) рака молочной железы. Цель исследования — определить лучшую технологию генотипирования для получения данных по всему геному для будущих применений, таких как расчет PRS в тайваньской популяции, заявила Allelica. Компания будет использовать свое программное обеспечение Predict для анализа 856 тайваньских образцов рака молочной железы, генотипированных компанией SP BioMed с использованием трех различных платформ: ThermoFisher Axiom Genome-Wide TPM 2.0 Array Plate (Taiwan Precision Medicine V2.0), полногеномного секвенирования (WGS) с 30-кратным покрытием и WGS с двухкратным покрытием. Ожидается, что исследование завершится в мае этого года. Predict принимает необработанные данные секвенирования или генотипирования и выполняет геномную интерполяцию с оценкой генетического происхождения. Затем он рассчитывает и сообщает PRS рака молочной железы Allelica, сравнивая его с эталонными распределениями, сопоставленными по генетическому происхождению.

12. Компания Becton Dickinson объявила о том, что ее тест на вирус папилломы человека BD Onclarity был одобрен FDA для использования с пап-тестом Hologic ThinPrep. BD Onclarity — это расширенный тест на типирование ВПЧ, который выявляет 14 типов ВПЧ высокого риска (ВПЧ типов 16, 18 и 45, а также типы 31, 51, 52, 33/58, 35/39/68 и 56/59/66 ) за один анализ с помощью мультиплексной ПЦР в реальном времени. Тест на ВПЧ BD Onclarity получил предварительное разрешение FDA в 2018 году для работы на системе BD Viper LT, а затем — дополнительное разрешение на расширенное генотипирование для выявления 14 типов ВПЧ высокого риска в 2020 году. Система BD Cor была одобрена FDA в 2021 году вместе с анализом на ВПЧ Onclarity. Компания также получила маркировку CE для анализа на ВПЧ Onclarity с использованием образцов, собранных в домашних условиях и обработанных на BD Viper или BD Cor.