Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 15–21 ноября 2021 года

Биология развития

1. Тушканчики прекрасно приспособились к быстрому перемещению по пустыне за счет мощных прыжков. Феноменальная прыгучесть тушканчиков связана с аномальным разрастанием плюсны в их стопе. Авторы новой работы, опубликованной в журнале Current Biology, сравнили транскриптомы гомологичных хрящей у мыши и египетского тушканчика (Jaculus jaculus). Оказалось, что за высокую скорость роста плюсны у тушканчиков отвечает порядка 10% всех ортологичных генов, причем среди них оказались не только гены, регулирующие рост хрящей в ходе развития, но и вовлеченные в регуляцию пропорций скелета. Было показано, что у тушканчиков ген Shox2, который обеспечивает удлинение проксимальных участков конечностей у всех позвоночных, активен в плюсне, в отличие от других позвоночных.

Иммунология

2. Двоякодышащие рыбы обитают в пересыхающих водоемах, причем в период засухи они выживают благодаря специальному кокону, в котором сохраняют жизнеспособность на протяжении от нескольких месяцев до нескольких лет. В новой статье, опубликованной в Science Advances, сообщается, что кокон двоякодышащей рыбы протоптера (Protopterus) представляет собой живую ткань, которая защищает рыбу не только от засухи, но и от бактерий. Как показал транскриптомный анализ, кожа протоптера, находящегося в коконе, пребывает в состоянии постоянного воспаления с активизацией гранулоцитов. Гранулоциты проникают и в кокон, где за счет внеклеточных ловушек (геномной ДНК, выброшенной из клеток) нейтрализуют бактерии. Обработка кокона ДНКазой отрицательно сказывается на состоянии рыбы, вызывая повреждения кожи, септицемию и другие негативные проявления.

Вирусология

3. Считается, что из всего семейства Coronaviridae у человека вызывают инфекции только представители групп альфа- и бетакоронавирусов. Авторы новой работы, опубликованной в Nature, сообщают о выявлении нескольких случаев заражения детей свиным дельтакоронавирусом на Гаити. У всех детей, в плазме которых был выявлен свиной дельтакоронавирус, изначально наблюдали лихорадку неопределенного происхождения. Как показали ученые, произошло два независимых акта перехода свиного дельтакоронвируса к человеку, причем в обоих случаях были выявлены одинаковые мутации в генах, кодирующих S-белок и белок Nsp15 вируса. Вероятно, способность к заражению человека дельтакоронавирус свиней приобрел именно благодаря мутациям в субъединице S1 S-белка.

4. Жизненный цикл нейротропных альфагерпесвирусов весьма необычен. Они попадают в организм через слизистые оболочки и быстро проникают в клетки периферической нервной системы, где переходят в латентное состояние. Периодически герпесвирусы в периферической нервной системе активируются и могут даже перебраться в центральную нервную систему. Как показало новое исследование, опубликованное в Nature, альфагерпесвирусы достигают ядра нейронов и перемещаются по аксонам за счет клеточных моторных белков из группы кинезинов, которые они захватывают в эпителиальных клетках. В отсутствие кинезинов альфагерпесвирусы теряют свои нейротропные свойства.

5. Ученые из США, Таиланда, Камбоджи и Сингапура проанализировали, как вирус денге эволюционировал за последние двадцать лет. Результаты исследования опубликованы в Science. Лихорадку денге вызывает флавивирус, причем после выздоровления и повторного заражения повышается риск летального исхода. Авторы работы исследовали, имеет ли место антигенная вариация — один из механизмов «обмана» иммунной системы, который используют вирусы, чтобы ускользать от имеющихся в организме антител. Были изучены более 400 образцов вируса подтипов DENV1-4 из Таиланда. Ученые установили, что в случае вируса денге антигенная вариация в популяции вируса колебалась от полного несходства до полного сходства между разными подтипами. Период несходства, когда разные подтипы несли различные мутации, совпадали по времени со вспышками лихорадки денге.

6. РНК-содержащие вирусы нередко принимают пространственные конфигурации, которые вводят клетку-хозяина в заблуждение. Например, РНК-содержащий вирус мозаики костра (злаковое растение, род Bromus) принимает структуру, похожую на клеточную тРНК. Ученые из университета Колорадо получили структуру изолированной вирусной псевдо-тРНК и связанной с тирозил-тРНК-синтетазой с помощью криоэлектронной микроскопии. Результаты работы представлены в статье в Science. Оказалось, что вирусная псевдо-тРНК действительно обманывает клетку и связывается с клеточными тирозил-тРНК-синтетазами, хотя и взаимодействует с ними в конформации, которая значительно отличается от таковой у клеточных тРНК. Таким образом, узнавание вирусной псевдо-тРНК клеточной аминоацил-тРНК-синтетазой — сложный процесс, включающий конформационные перестройки вирусной РНК.

Физиология

7. Молекулярные механизмы, лежащие в основе алкогольной зависимости, остаются до конца не понятными. Часто у пациентов наблюдают нарушения исполнительных функций, которые усиливают тягу к алкоголю. Как показало новое исследование, опубликованное в Science Advances, за эти нарушения может отвечать снижение уровня экспрессии рецептора глутамата mGluR2 в нейронах префронтальной коры. Крысы с нокдауном mGluR2 в нейронах префронтальной коры демонстрировали нарушения исполнительных функций и повышенную тягу к спиртному. Восстановление нормального уровня экспрессии mGluR2 в префронтальной коре у крыс, страдающих от алкогольной зависимости, уменьшало степень выраженности нарушений. Авторы работы предполагают, что псилоцибин может восстанавливать нормальный уровень экспрессии mGluR2 и снижать риск рецидивов после излечения от алкоголизма.

8. Японские ученые показали, что два пептида, образованных из C-концевой части белка альфа-1-антитрипсина, способствуют восстановлению целостности эпителиальных тканей за счет индукции формирования плотных контактов. Именно благодаря плотным контактам эпителий защищает организм от обезвоживания и проникновения патогенов. Статья с результатами исследования опубликована в Science Advances. Пептиды встраиваются в клеточные мембраны клеток поврежденного эпителия и запускают образование плотных контактов, непосредственно активируя G-белок G13. Авторы работы продемонстрировали, что у мышей с поврежденным декстрансульфатом кишечным эпителием введение человеческих или мышиных пептидов — производных альфа-1-антитрипсина — позволило восстановить целостность эпителия и предотвратить развитие колита.

9. Говоря о глиальных клетках, обычно имеют в виду глию центральной нервной системы. Тем не менее, глиальные клетки есть и в некоторых других органах, например, в сердце. Авторы новой работы, опубликованной в PLoS Biology, детально изучили глию в сердце модельной рыбки данио. Они показали, что в сердце присутствует глия, происходящая из нервного гребня, которую авторы работы назвали нексусовой глией. Клетки нексусовой глии экспрессируют молекулярные маркеры, характерные для астроцитов, такие как gfap, glast, и ген, кодирующий глутаминсинтазу. Кроме того, в них активен сигнальный путь Meteorin, связанный с Jak/Stat3. Нексусовая глия контролирует дифференцировку кардиомиоцитов, а также влияет на скорость и ритм сердечных сокращений. Наличие астроцитоподобных клеток в сердце человека и мыши подтвердило и РНК-секвенирование единичных клеток. Авторы исследования отмечают, что клетки нексусовой глии оказывают влияние и на симпатическую, и на парасимпатическую нервную систему.

Микробиология

10. Синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa) синтезирует антибиотик широкого спектра действия флуопсин C, который представляет собой медьсодержащее производное цистеина. В составе флуопсина две тиогидроксаматные группы координируют ион меди. Авторы новой работы, опубликованной в Science, изучили путь биосинтеза флуопсина С и показали, что в нем задействованы пять ферментов. Синтез антибиотика запускается при повышении концентрации меди в окружающей среде. Субстратом для синтеза антибиотика является цистеин, который последовательно подвергается декарбоксилированию, N-гидроксилированию и удалению метиленовой группы. Похожие пути биосинтеза медьсодержащих антибиотиков есть и у других бактерий. Авторы работы предполагают, что исходно флуопсин C появился как ответ на стресс, связанный с избытком меди в окружающей среде.

Терапия наследственных заболеваний

11. Болезнь Александра — форма лейкодистрофии, вызванная мутацией приобретения функции в гене GFAP. Для этого нейродегенеративного заболевания характерны образование скоплений белка GFAP, известных как волокна Розенталя, астроглиоз и разрушение белого вещества. Моделирование болезни Александра на мышах не позволяло изучить клиническую картину, хотя с помощью мышиной модели и удалось показать, что болезнь можно контролировать с помощью антисмысловых олигонуклеотидов. Авторы новой работы, опубликованной в Science Translational Medicine, показали, что болезнь Александра с полной клинической картиной и молекулярными признаками патологии можно смоделировать на крысах. Такие крысы развиваются нормально в первые недели после рождения, однако 14% из них погибает в возрасте от 6 до 12 недель. Ученые показали, что однократное введение антисмысловых олигонуклеотидов к гену Gfap крысам с болезнью Александра останавливает развитие болезни и, если олигонуклеотиды были введены на ранних стадиях развития, позволяет избежать появления двигательных нарушений и разрушения белого вещества.

Государственное регулирование

12. FDA инициировала изменение классов безопасности нескольких диагностических тестов, направленных на выявление гепатита C с класса III на класс II (обозначающий продукт, более безопасный для пользователя). Изменения касаются приборов, предназначенных для выявления РНК вируса гепатита C как качественно, так и количественно, а также приборов для генотипирования вируса гепатита C. FDA предполагает, что повышение класса безопасности может стать стимулом для разработчиков новых тестов.

Новости компаний

13. Illumina и Genetic Alliance объявили о запуске новой программы, направленной на повышение доступности полногеномного секвенирования для пациентов по всему миру. Genetic Alliance при участии программы iHope Genetic Health создаст сеть клиник и лабораторий, в которых будет возможна диагностика редких генетических заболеваний. Кроме того, Genetic Alliance планирует оказывать поддержку пациентов с генетическими заболеваниями. В Genetic Health сообщают, что Illumina предоставит программе $120 млн на оборудование и расходные материалы для секвенирования. IHope Genetic Health начнет рассматривать заявки на полногеномное секвенирование в феврале 2022 года.