Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 20–26 сентября

Геномные исследования

1. Заселение островов Полинезии сформировано чередой запутанных миграций. До сих пор неясно, в каком порядке и в какое время заселялись острова. Международный коллектив ученых опубликовал в новом выпуске Nature работу, посвященную геномной истории Полинезии. Опираясь на последовательности геномов примерно 430 современных людей — представителей 21 ключевой популяции островов Тихого океана, с помощью новых вычислительных методов ученые смогли разобраться по крайней мере в части миграционных. Для каждого острова они определили генетические паттерны, связанные с эффектом основателя. Количество поколений между заселениями островов высчитывали, измеряя длину общих для популяций-основателей генетических последовательностей. Согласно полученным результатам, заселение Полинезии началось с острова Самоа, оттуда пошла первая волна переселения на острова Кука (IX век), затем были освоены Острова Общества (XI век), острова Тубуаи и Туамото (XII век). Последними были заселены географически обособленные острова, население которых, тем не менее, генетически близко и развило схожие культуры возведения гигантских статуй, а именно Маркизские острова на севере, остров Раиваваэ на юге, а также остров Пасхи — самый восточный из островов Полинезии.

Генетика

2. Форма клюва и его длина относятся к числу высоко вариабельных признаков у различных пород домашних голубей. Как сообщается в новой работе, опубликованной в Current Biology, наиболее вероятным генетическим регулятором длины клюва у домашних голубей является кодирующий вариант гена ROR2. Скрещивание голубей породы старая немецкая чайка, имеющих короткие клювы, и голубей породы гоночный почтовый с клювом средней длины показало, что поколение F₂ характеризуется высокой вариабельностью длины клюва. При этом за длину клюва отвечает единственный локус Ku2, расположенный на Z-хромосоме (напомним, у птиц самцы гомогаметные, а самки гетерогаметные, поэтому их половые кариотипы обозначают как ZZ и ZW соответственно). В пределах локуса Ku2 находится ген ROR2, кодирующий неканонический рецептор Wnt. Наличие определенной аминокислотной замены в белке ROR2 оказывает прямое влияние на длину клюва. Неканонический путь Wnt у других позвоночных задействован в миграциях клеток нервного гребня и формировании лицевой части черепа. Более того, у человека мутации в гене ROR2 являются причиной синдрома Робинова, одним из проявлений которого являются нарушения формирования лицевого черепа.

Физиология

3. Как показало новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, циркадные ритмы печени регулируются пищевым поведением. Ключевым компонентом молекулярных часов, лежащих в основе циркадных ритмов у млекопитающих, является транскрипционный фактор BMAL1. Авторы исследования восстановили экспрессию гена Bmal1 только в гепатоцитах мышей, лишенных BMAL1 и, соответственно, циркадных ритмов, и кормили их в четко определенное время. С помощью секвенирования РНК, анализа доступности хроматина, наблюдения за поведением мышей и других методов ученые установили, что совместное действие BMAL1 и транскрипционного фактора CEBPB регулирует суточные транскрипционные программы в клетках печени. Более того, восстановление циркадных ритмов в печени и строго соблюдаемый режим питания совместно обеспечивают нормальный суточный углеводный гомеостаз. В то же время ритмическая активность печени, связанная с поддержанием окислительно-восстановительного баланса и липидного метаболизма, возможна только при взаимодействии с транскрипционными «часами» скелетных мышц. Это означает, что метаболизм регулируется коммуникативными сигналами молекулярных часов различных органов и тканей.

4. Ювенильный гормон регулирует постадийное развитие насекомых. Авторы новой работы, опубликованной в PNAS, разобрались в механизме влияния ювенильного гормона на размножение насекомых на примере дрозофил. Они показали, что сигнальный путь ювенильного гормона стимулирует экспрессию ламинина в мышечных клетках яичника и коллагена IV типа в жировом теле взрослой самки. Благодаря ламинину и коллагену IV типа вокруг мышц яичника собирается внеклеточный матрикс, необходимый для их сокращения. Сокращение мышц яичника, в свою очередь, за счет механической силы запускает овуляцию и поддерживает правильную форму яиц.

Вирусология

5. Лихорадка Рифт-Валли — инфекционное заболевание зоонозного происхождения, имеющее пандемический потенциал. Авторы нового исследования, опубликованного в Cell, с помощью полногеномного CRISPR-скрининга выявили клеточные белки, вовлеченные в процесс заражения вирусом лихорадки Рифта-Валли. Оказалось, что в развитии инфекции критическую роль играют мембранный рецептор Lrp1 и шаперон RAP. Ученые обнаружили, что Lrp1 необходим для проникновения вируса в клетки различных хозяев, в том числе мышей, коров и человека. Вирусный гликопротеин взаимодействует с Lrp1. RAP, связываясь с Lrp1, блокирует это взаимодействие. Введение мышам экзогенного RAP при заражении вирусом повышало их выживаемость и снижало вирусную нагрузку. Сам по себе RAP не подходит для разработки лекарства против лихорадки Рифт-Валли, так как этот белок играет важную роль во многих процессах организма. Однако использование других лигандов Lrp1 может лечь в основу терапевтической стратегии.

Клеточная биология

6. Мутации, приводящие к деформациям ядерной оболочки, лежат в основе ряда болезней, таких как мышечные дистрофии, а также ускоренного старения. Как сообщается в новом исследовании, опубликованном в Cell, нарушение целостности ядерной оболочки приводит к тому, что экзонуклеаза TREX1, в норме локализованная в эндоплазматическом ретикулуме, перемещается в ядро, где вносит повреждения в ДНК. У незлокачественных клеток действие TREX1 ускоряет клеточное старение, а в клетках карциномы, например, в клетках рака молочной железы, запускает переход опухоли в инвазивную стадию.

Иммунология

7. Американские ученые показали, что белок OCT2 является одним из важнейших факторов развития B-клеток. О результатах своей работы они сообщили на страницах Nature Immunology. Проанализировав доступность хроматина во время гуморального иммунного ответа, ученые показали, что транскрипционный фактор OCT2 координирует работу различных регуляторных элементов в наивных B-клетках, созревающих в герминальных центрах. В наивных B-клетках участки молчащего хроматина, которым предстоит стать специфичными для герминальных центров суперэнхансерами, содержат сайты связывания OCT2. В B-клетках герминального центра с этими сайтами связываются OCT2 и его коактиватор OCAB, после чего «загруженные» суперэнхансеры кластеризуются в пространстве.

8. Ученые из Национальных институтов здравоохранения (США) показали на мышах, что системная инфекция препятствует восстановлению кровеносных сосудов в мозге после травмы, из-за чего нарушается целостность гематоэнцефалического барьера, и в итоге когнитивные функции не восстанавливаются. Статья с результатами исследования опубликована в Nature Immunology. Авторы работы показали, что нарушение процесса восстановления сосудов мозга после повреждения при наличии системной инфекции как бактериальной, так и вирусной природы опосредовано сигналингом интерферона I.

Нейробиология

9. Немецкие ученые опубликовали в журнале Cell работу, посвященную взаимодействию клеток микроглии с α-синуклеином. Они показали, что клетки микроглии легко фагоцитируют α-синуклеин, но не спешат его расщеплять. Вместо этого они передают α-синуклеин другим микроглиальным клеткам через нанотрубки, для формирования которых необходимы актиновые фибриллы. За счет этого механизма клетки, перегруженные α-синуклеином, передают его «пустым» клеткам, которые могут эффективно его расщеплять. Таким образом, клетки микроглии образуют функциональную сеть, обеспечивающую эффективное разрушение α-синуклеина.

Онкология

10. Ученые из Университета Колорадо показали, что рецептор IL13Rα2 способствует пролиферации и разрастанию метастазов рака молочной железы в мозге. Результаты исследования опубликованы в журнале Clininal Cancer Research. Высокий уровень экспрессии IL13Rα2 в клетках мозговых метастазов коррелирует с высокой смертностью пациентов. IL13Rα2 необходим для выживания раковых клеток, способствует их пролиферации, однако снижает инвазивный потенциал. Авторы работы показали на экспериментальной модели метастазирования, что снижение экспрессии IL13Rα2 уменьшает количество метастазов в мозге. Таким образом, IL13Rα2 может стать мишенью для терапии, направленной на предотвращение развития метастазов в мозге при раке молочной железы.

Молекулярная биология

11. Авторы новой работы, опубликованной в Current Biology, сопоставили сложность сплайсосомы с разнообразием интронов на примере дрожжей Saccharomyces cerevisiae, имеющих мало интронов, и дрожжей Cryptococcus neoformans, имеющих большое количество интронов. Пекарские дрожжи утратили гомологи многих белков, входящих в состав сплайсосомы человека, однако у дрожжей Cryptococcus neoformans они сохранены. Ученые также показали, что точность сплайсинга у Cryptococcus neoformans, у которых расстояние между интронами широко варьирует, обеспечивается отчасти за счет факторов, подавляющих активность криптических сайтов сплайсинга и сайтов альтернативного сплайсинга.

Новости компаний

12. Биотехнологическая компания Twist Bioscience  объявила о коллаборации с компанией DeepCDR, специализирующейся на применении алгоритмов глубокого обучения для идентификации и отбора антител с высокой аффинностью и их дальнейшей оптимизации. Целью коллаборации является создание библиотеки синтетических человеческих антител. Финансовые и иные подробности сделки не раскрываются. В прошлом месяце Twist Bioscience заключила соглашение о партнерстве с компанией SomaLogic для идентификации антител против мишеней, найденных с помощью протеомной платформы SomaScan.

13. Во вторник стало известно, что компания Persephone Biosciences, занимающаяся исследованиями микробиома, получила право использовать образцы фекалий от пациентов, участвующих в неразглашенном клиническом испытании компании Janssen Biotech. Persephone будет искать в образцах новые биомаркеры. Согласно условиям контракта, компания получит исключительное право на лицензирование биомаркеров, которые откроет.