Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 25—31 октября 2021 года

Ферритин для доставки мышьяка в лейкозные клетки, филогения земляники и причина возникновения белых ягод, подавление ВИЧ в организме человека, связь метаболизма гликогена с термогенезом в адипоцитах, лекарственная устойчивость у грибков и бактерий и многое другое.

Художник:
Наталья Дюкова

Онкология

1. Трехвалентный мышьяк зарекомендовал себя как эффективный препарат для лечения промиелоцитарного лейкоза. Однако из-за его ионной природы концентрация мышьяка в лейкозных клетках зачастую недостаточно высока, при этом неспецифическая токсичность может быть опасна. Китайские исследователи разработали новый способ доставки трехвалентного мышьяка в клетки — в комплексе с ферритином. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnology. Эксперименты с различными лейкозными клетками, стабильно экспрессирующими CD71 на высоком уровне, показали, что наночастицы состава As@Fn связывается с лейкозными клетками, проявляя очень высокое сродство. Эффективность подхода была продемонстрирована на различных ксенографтных моделях лейкоза.

2. Связь кишечного микробиома с развитием опухолей показана для многих видов рака. Как сообщает  статья в Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention, состав кишечного микробиома может влиять на риск летального исхода при раке простаты. Авторы работы с помощью масс-спектрометрии изучили образцы плазмы крови 173 пациентов, скончавшихся от рака предстательной железы, и 519 контрольных пациентов с раком простаты, легких, яичников или толстой кишки. Оказалось, что концентрация ряда метаболитов, производимых кишечными бактериями, ассоциирована с риском смерти от рака простаты. В частности, повышение содержания в плазме фенилацетилглутамина, производного фенилаланина микробного происхождения, коррелирует с плохим прогнозом.

3. В злокачественных клетках нередко происходят геномные перестройки, причем появление анеуплоидии, как правило, связано с плохим прогнозом. Американские ученые проанализировали 9375 образцов из базы данных The Cancer Genome Atlas (TCGA) и показали, что анеуплоидия приводит к локальным нарушениям в работе иммунной системы вблизи опухоли через клеточную реакцию, известную как ответ на неуложенные белки (unfolded protein response, UPR). Результаты исследования опубликованы в EMBO Reports. Анеуплоидные клетки заставляют ближайшие макрофаги продуцировать интерлейкин-6, а также запускают в них экспрессию аргиназы 1. Злокачественные клетки с анеуплоидией влияют и на локальный T-клеточный иммунитет, снижая продукцию интерферона γ и гранзима B в ближайших активированных T-клетках.

Физиология

4. Клетки Сертоли в семенниках играют роль поддерживающих клеток для зародышевой линии в ходе сперматогенеза. Будучи сильно поляризованными, клетки Сертоли участвуют в образовании гематотестикулярного барьера, и их поляризация необходима для сперматогенеза. Новое исследование, опубликованное в Cell Reports, показало, что важнейшую роль в функционировании клеток Сертоли играет ген Cdc42, который кодирует Rho-зависимую ГТФазу. В отсутствие этого белка клетки Сертоли утрачивают полярность и уходят в апоптоз. Семенники у мышей при этом развиваются нормально и даже нормально проходят первые этапы сперматогенеза, однако он останавливается на стадии сперматид.

Эволюционная биология

5. Представители рода земляника (Fragaria) пользуются популярностью не только у садоводов, но и у исследователей, работающих с земляникой как с модельной системой. Статья в PNAS посвящена эволюционной истории земляники. Авторы работы секвенировали de novo геномы пяти диких видов рода, а также ресеквенировали еще 128 геномов других видов. На основании полученных данных ученые смогли полностью восстановить филогению большинства диплоидных видов земляники. Более того, они даже выделили новый диплоидный вид земляники — Fragaria emeiensis Jia J. Lei. Реконструкция пангенома земляники показала, что в ходе эволюции у разных представителей рода независимо происходили точечные мутации в гене MYB10, которые приводили к появлению белых плодов.

ВИЧ

6. Случаи подавления ВИЧ-инфекции организмом человека в отсутствие высокоактивной антиретровирусной терапии (ВААРТ) всегда привлекали внимание ученых. Авторы работы, опубликованной в Nature Medicine, описаны два пациента с ВИЧ-инфекцией, которые прервали ВААРТ в рамках клинического испытания терапевтической вакцины, однако отмена лечения у них не привела к активизации инфекции. У первого пациента ВИЧ продолжал эволюционировать и накапливать мутации, которые позволили цитотоксическим CD8+ T-лимфоцитам взять инфекцию под контроль. У второго пациента механизм контроля ВИЧ-инфекции был иным: ключевую роль в нем играл не T-клеточный иммунитет, а нейтрализующие антитела.

Клеточная биология

7. Уход клетки в покоящееся состояние и остановка клеточного цикла при стрессе зачастую обусловлен снижением активности киназы Cdk1. Однако он возможен и при высокой активности Cdk1 в клетке. Как  сообщается в Journal of Cell Biology, у дрожжей Saccharomyces cerevisiae, находящихся в состоянии покоя при активной Cdk1, накапливается транскрипционный фактор Xbp1, который активируется в стрессовых условиях. В ответ на стресс этот белок останавливает клеточный цикл у дрожжей.

8. Движение клеток играет важнейшую роль в развитии организма и метастазировании опухолевых клеток. Способность клеток к движению во многом зависит от жесткости субстрата и контролируется миозином. В исследовании, опубликованном в eLife, на клетках дрозофилы было показано, что белок фасцин, участвующий в формировании актиновых филаментов, подавляет активность миозина. Более того, за счет фасцина и миозина клетки могут влиять на жесткость своих клеток-соседей и, следовательно, свою собственную подвижность, поскольку клетки-соседи выступают в роли субстрата. Авторы работы заключили, что в совместном перемещении группы клеток главную роль играет не жесткость субстрата, а взаимодействие фасцина и миозина.

Микробиология

9. Целостность клеточной стенки у бактерий поддерживается благодаря строго координированным процессам биосинтеза и гидролиза углевод-белкового полимера пептидогликана. Для роста необходимы как синтез, так и гидролиз: пришивание новых мономеров и расщепление некоторых связей, которое обеспечивает рост. Отсутствие синтеза или гидролиза приведет к гибели клеток, потеря того и другого — к остановке роста. Авторы новой работы, опубликованной в PNAS, детально изучили действие важнейших антибиотиков на клетки золотистого стафилококка Staphylococcus aureus. Антибиотики, ингибирующие биосинтез пептидогликана, такие как метициллин и ванкомицин, нарушают равновесие между биосинтезом и гидролизом. Активность гидролаз, расщепляющих пептидогликан, начинает преобладать, в клеточной стенке бактерии образуются поры, и клетка погибает. Однако добавление этих антибиотиков к клеткам, в которых не работает система регуляции активности гидролаз, переводит их в состояние стазиса, а не убивает. Таким образом, одновременное ингибирование и биосинтеза, и гидролиза пептидогликана снижает эффективность антибиотиков, подавляющих биосинтез клеточной стенки.

10. Резистентность к лекарственным препаратам могут приобретать не только бактерии. В  новой статье в Current Biology сообщается о развитии лекарственной устойчивости патогенного дрожжевого грибка Candida glabrata к двум широко используемым противогрибковым агентам с разными механизмами действия – флуконазолу и анидулафунгину. Резистентность в этом случае обусловлена мутациями в небольшом наборе генов, в частности, мутации в гене ERG3 делают штаммы, устойчивые к анидулафунгину, неуязвимыми и для флуконазола. Таким образом, грибки могут приобретать еще и кроссрезистентность, то есть устойчивость сразу к двум основным противогрибковым препаратам.

Метаболизм

11. Под действием сигналов от симпатического отдела вегетативной нервной системы в жировых клетках — адипоцитах активируется термогенез и увеличивается расход энергии благодаря экспрессии разобщающего белка UCP1 (термогенина). В статье, опубликованной в Nature, сообщается, что термогенез в адипоцитах тесно связан с метаболизмом гликогена. Постоянная активность β-адренергических рецепторов приводит к накоплению гликогена в бежевых адипоцитах, экспрессирующих UCP1. («Бежевым жиром» называют белую жировую ткань, которая приобретает некоторые черты бурой жировой ткани; активность бежевого жира, как и бурого, снижает метаболические нарушения.) Делеция белка, участвующего в биосинтезе гликогена, в бежевых адипоцитах снижает экспрессию UCP1, которая не повышается под действием холода или β-адренергических сигналов. Под действием катехоламинов биосинтез и распад гликогена ускоряются, в результате образуются в большом количестве активные формы кислорода, которые через посредничество киназы p38 MAPK повышают экспрессию UCP1.

12. Международный коллектив ученых опубликовал в Nature Metabolism результаты нового исследования, посвященного физиологическим особенностям жировой ткани у млекопитающих женского пола. Авторы работы установили, что и у мышей, и у человека общая активность митохондрий в жировой ткани выше у женского пола. Специфичные для женского пола особенности функционирования митохондрий в жировой ткани связаны с экспрессией гена Ndufv2, который тканеспецифически регулируется половыми гормонами. Белковый продукт этого гена, в свою очередь, регулирует экспрессию по меньшей мере 89 митохондриальных генов у самок. Повышенная экспрессия Ndufv2 приводит к усиленной продукции активных форм кислорода, которые активируют биогенез митохондрий.

Новости компаний

13. Компания Embleema заключила с FDA контракт на 2 миллиона долларов с целью улучшения базы данных Database for Reference Grade Microbial Sequences (FDA-ARGOS), в которой содержатся отсеквенированные микробные последовательности, в том числе принадлежащие известным патогенам и природным микроорганизмам, представляющим значительную угрозу. Предполагается, что база FDA-ARGOS поможет в разработке диагностических тестов для инфекционных заболеваний.

14. Компания Veracyte, занимающаяся молекулярной диагностикой, начала предоставлять свой тест на рак легких, исследующий мазки из носа, клиническим центрам, чтобы подтвердить полезность теста для покрытия его медицинской страховкой в будущем. Тест Percepta Nasal Swab должен помочь врачам лечить пациентов с образованиями в легких, обнаруженными на КТ, и определять, кому из них нужно дальнейшее диагностическое обследование, а кто может избежать этих инвазивных процедур. Этот анализ дополняет другой, ранее запущенный Veracyte, — Percepta Genomic Sequencing Classifier, который выполняется на образцах, взятых во время бронхоскопии, и использует аналогичный подход — измерение сигналов экспрессии генов, связанных с онкогенным повреждением тканей легких.

Добавить в избранное

Вам будет интересно