Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 24–30 августа (без коронавируса)

Крепкая связь бактерий с целлюлозой, буроподобные клетки для терапии ожирения, захват хроматина дендримерами, перепрограммирование макрофагов эндотелием, динамика загрузки MHC-I антигенами, ковалентные обратимые химеры и многое другое.

Художник
Наталья Дюкова

Терапия ожирения и диабета

1. У млекопитающих жировая ткань бывает двух типов: белая, которая запасет энергию, и бурая, которая превращает ее в тепло. Международная группа исследователей разработала вариант терапии ожирения и метаболического синдрома на основе модифицированных клеток. С помощью системы активации транскрипции CRISPR-SAM они усилили экспрессию UCP1 (термогенина), который отвечает за термогенез, в предшественниках белых адипоцитов человека, в результате чего клетки приобрели буроподобный фенотип (HUMBLE). При трансплантации этих клеток мышам, получающим корм с высоким содержанием жира, у животных повышалась чувствительность к инсулину, снижалась толерантность к глюкозе, они не набирали лишнюю массу и генерировали больше тепла. Авторы статьи, опубликованной в Science Translational Medicine, показали, что HUMBLE секретируют NO, который стимулирует работу бурой жировой ткани самого организма.

2. Комплекс CCR4–NOT осуществляет деаденилирование мРНК, что снижает ее стабильность и замедляет трансляцию. Международная группа ученых показала, что у модельных мышей с диабетом второго типа в островках Лангерганса снижено количество одной из субъединиц комплекса — CNOT3. Исследователи получили мышей с нокаутом гена Cnot3 в островковых β-клетках: у животных снижалась толерантность к глюкозе, уменьшалось количество инсулин-продуцирующих клеток и развивался диабет. В β-клетках наблюдалось снижение экспрессии факторов созревания и генов, отвечающих за синтез и секрецию инсулина, а также увеличение количества маркеров прогениторных клеток, нехарактерных для β-клеток. При выключении CNOT3 не происходит деаденилирование мРНК этих маркеров, она остается стабильной, и клетки хуже созревают. По мнению авторов статьи, опубликованной в Communications Biology, комплекс CCR4–NOT может быть мишенью для лечения диабета.

3. На этой неделе предложен еще один вариант возможной терапии диабета второго типа. Ученые из США связали глюкагоноподобный пептид-1 (GLP-1), уже используемый в терапии, с фактором роста фибробластов 21 (FGF21) с помощью эластиноподобного полипептида (ELP). При введении соединения модельным мышам с диабетом в их крови на протяжении недели сохранялись достаточные дозы препаратов, что защищало животных от гипергликемии и набора массы. GLP1-ELP-FGF21 был также эффективнее GLP1 и FGF21 по отдельности или их смеси. Результаты исследования опубликованы в Science Advances.

Диагностика

4. В статье, опубликованной в American Journal of Kidney Diseases, исследователи определили группу факторов, предсказывающих развитие хронической болезни почек (ХБП). Они проанализировали тридцать разных факторов риска (социодемографические, поведенческие, клинические и биохимические) у 3 379 пациентов, у 47% из которых диагностирован диабет. Состояние почек оценивали по расчетной скорости клубочковой фильтрации. Так, у пациентов с диабетом скорость развития ХБП удваивалась в случаях с повышенным уровнем воспалительного хемокина CXCL12, маркера сердечной недостаточности NTproBNP и маркера повреждения почек NGAL. У пациентов без диабета к двум последним факторам добавился рост уровня тропонина T.

Миграция и гетерогенность раковых клеток

5. В злокачественных опухолях клетки гетерогенны, в них могут встречаться стволовые клетки — это повышает устойчивость новообразования к терапии. Исследователи из Китая и США проанализировали гетерогенность клеток в трех типах опухолей молочной железы мышей с помощью секвенирования РНК единичных клеток (секвенировали почти 12 000 клеток, проанализировали почти 10 000). Все опухоли содержали клетки, относящиеся к разным этапам эпителиальной дифференцировки, в том числе TPC (tumor propagating cells — клетки, способные распространять родительскую опухоль и воспроизводить ее гетерогенность), имеющие происхождение из разных линий клеток-предшественников эпителия молочной железы. Авторы показали, что в трех типах опухолей сосуществуют клетки, относящиеся к разным подтипам рака молочной железы. Результаты опубликованы в eLife.

6. Внутри ткани клетки могут перемещаться либо поодиночке, либо пластом. Группа исследователей из Европы и США проанализировала способность раковых клеток к миграции в зависимости от экспрессии адгезионных молекул и плотности окружающей ткани. Для этого они выращивали органотипические культуры раковых клеток, у которых белок клеточной адгезии E-кадгерин был ингибирован РНК-интерференцией, в коллагеновых матрицах разной плотности, затем подсаживали сфероиды опухолей мышам и оценивали их инвазию с помощью интравитальной микроскопии. Результаты подтвердили моделированием in silico и опубликовали в Nature Cell Biology. Так, в случае плотной матрицы клетки двигались пластом вне зависимости от присутствия E-кадгерина и переходили к индивидуальной инвазии при снижении плотности.

Иммунология

7. Макрофаги могут как стимулировать, так и останавливать воспаление. Американские исследователи показали, что в легких эндотелий сосудов отвечает за перепрограммирование интерстициальных макрофагов в сторону противовоспалительного фенотипа. При активации эндотоксинами эндотелиоциты выделяли белок Rspondin3, который снижал количество провоспалительных маркеров у макрофагов и повышал количество противовоспалительных маркеров. Ученые моделировали эндотоксемию у мышей с выключенным геном Rspo3 в эндотелии: макрофаги в этом случае не экспрессировали противовоспалительных маркеров, и легкие мышей сильнее повреждались воспалением. Работа опубликована в Nature Immunology.

8. На мембране ЭПР располагается пептид-загружающий комплекс (PLC). Он транспортирует пептиды из цитоплазмы, выбирает из них наиболее аффинные и загружает на стабилизированный им же MHC-I, который потом перемещается на поверхность клетки. Немецкие ученые построили атомистическую модель комплекса и симулировали его динамику в липидном бислое. За основу они взяли структуру комплекса, полученную с помощью криоэлектронной микроскопии. Они подтвердили, что центральная субъединица комплекса — тапазин — связывает и стабилизирует MHC-I. Гликан, находящийся на N-конце последнего, меняет конформацию петли тапазина, которая участвует в редактировании пептидов. На динамику тапазина также влияет кальретикулин. Авторы прогоняли работу альтернативных моделей без некоторых доменов, субъединиц или более крупных частей комплекса и сравнивали с нормальной динамикой. Результаты опубликованы в PNAS.

9. Исследователи из Европы и Египта показали, что эффективность блокады PD-1/PD-1L зависит от характера взаимодействия лиганда опухолевых клеток и рецептора иммунных. Авторы статьи в Cancer Research работали с гистологическими образцами различных опухолей от пациентов. Они окрасили их антителами к PD-1 и к PD-1L, связанными с флуорофорами, между которыми при сближении на 1–10 нм (то есть при связывании рецептора с лигандом) происходит Фёрстеровский перенос энергии (FRET). Его эффективность детектировали, оценивая время свечения флуорофора-донора с помощью метода FLIM. Было показано, что эффективность взаимодействия PD-1/PD-1L определяет исход лечения у больных с метастазирующим немелкоклеточным раком легкого: неэффективное связывание было ассоциировано с худшим исходом. (Подробнее на PCR.news.)

Новые методы

10. Молекулярные методы для изучения структуры хроматина, например, Hi-C, дают высокий шум и разрешение на уровне тысяч пар нуклеотидов. Американские исследователи предложили новый, более чувствительный и специфичный метод захвата близких участков химической сшивкой (CAP-C) и с его помощью проанализировали организацию хроматина во время транскрипции. В роли связывающего агента выступают дендримеры (древооборазные полимеры), на ветви которых сажается псорален, взаимодействующий с ДНК при УФ-облучении. После связывания образцы обрабатывают протеазами, удаляя белки, которые обычно дают шум, и ДНКазами, после чего сшивают фрагменты с олигонуклеотидными линкерами и секвенируют. Авторы статьи в Nature Biotechnology показали, что метод дает сходные карты при фиксацией клеток формальдегидом и без нее. Благодаря субкилобазному разрешению, они описали компартменты — кластеры инициации транскрипции, где сближены участки с высоким уровнем транскрипции.

11. Исследователи из США предложили более эффективные протеолиз-направленные химеры (PROTACs) и рассказали о них в Nature Communications Эти молекулы, попадая внутрь клетки, связывают целевой белок и убиквитинлигазу, что способствует его деградации. Ученые сравнили действие нового варианта PROTACs, ковалентно и обратимо (reversible covalent, RC) связывающегося с мишенями, с другими, нековалентными или необратимыми молекулами. В качестве мишени использовали тирозинкиназу Брутона. Оказалось, что молекула на основе цианоакриламида (RC-1) лучше накапливается в клетках, эффективнее и специфичнее связывает фермент. Также ученые проверили фармакокинетику и подтвердили активность RC-1 in vivo —в B-клетках селезенки мышей после недели ежедневных инъекций уровень тирозинкиназы сократился на 50%.

12. Авторы статьи в Nature Chemistry использовали двумерный комбинаторный скрининг для подбора малых молекул, связывающихся с РНК. Они протестировали 63 миллиона взаимодействий между почти тремя тысячами молекул и 21,5 тысячью трехмерных РНК-структур. Чтобы подтвердить эффективность метода, исследователи определили небольшое соединение, которое специфично связывает предшественник microRNA-377, останавливающий синтез фактора VEGFA. Этот фактор стимулирует ангиогенез, в том числе в поврежденной ткани сердца после инфаркта. Выявленное соединение повышало количество VEGFA в культуре клеток. Авторы планируют испытать его на животной модели инфаркта и с помощью нового метода скрининга подобрать молекулы для других РНК-мишеней.

Структурные исследования

13. Для колонизации кишечника бактериям важно удержаться на субстрате. В статье, опубликованной в Nature Communications, описан механизм, позволяющий R. champanellensis — бактерии, осуществляющей гидролиз целлюлозы в кишечнике человека — оставаться связанной с растительным субстратом. Связь осуществляется за счет целлюлосомы — сети высокоаффинных белков докеринов и когезинов, заякоренной на стенке бактерии комплексом DocB:CohE. Исследователи изучили структуру этого комплекса при воздействии сил разной величины с помощью атомно-силовой микроскопии и FRET. Оказалось, что белки соединяются двумя способами: один позволяет удерживать сеть при возрастающей нагрузке, второй — открепляться при низкой. В переключении играет роль примыкающий к докерину домен XMod. Авторы также подтвердили кинетику компьютерным моделированием.

14. Комплекс Arp2/3 играет главную роль в сборке актиновой сети для эндоцитоза или движения клетки. В Nature Structural & Molecular Biology вышла статья, авторы которой описали структуру активированного комплекса Arp2/3, полученного из дрожжей S. pombe. Они кристаллизовали комплекс вместе с нуклеирующим фактором Dip1 и коротким актиновым филаментом и изучили его конформацию с помощью криоэлектронной микроскопии. Так, при связывании фактора, два родственных актину белка (Arp2 и Arp3) высвобождаются, меняют свою конформацию, поворачиваются друг относительно друга и сближаются, образуя структуру, похожую на актиновый димер. Эти данные расширят понимание причин некоторых заболеваний.

Добавить в избранное

Вам будет интересно