Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 9-15 июля

Журналы читала Екатерина Харыбина

1. Две новости про микроскопические исследования вирусов, обе статьи есть в свободном доступе.

Вирус иммунодефицита человека нагло крадет молекулу хозяина для стабилизации своего капсида. Процесс инфицирования занимает несколько часов, однако вирусный капсид в клетке стабилен всего несколько минут. Международная группа ученых опубликовала статью  в eLife, в которой показано, что ВИЧ заимствует у клетки хозяина небольшую молекулу — инозитолгексакисфосфат (IP₆), которая обеспечивает устойчивость его капсида. Когда капсиду нужно раскрыться для внедрения генетического материала в ядро, IP₆ отсоединяется от него. Исследователи сконструировали вирусные капсиды с флуоресцентной меткой для наблюдения в флуоресцентный микроскоп, а IP₆ в составе капсида был зарегистрирован с помощью микроскопии одиночных молекул.

Авторы другой работы, результаты которой опубликованы в Scientific Reports, сконструировали 3D модель вирусоподобных частиц (VLP) гриппа — белковых структур, похожих на вирусы и связывающихся с антителами. С помощью криоэлектронной микроскопии смоделировали строение VLP гриппа 1918 H1 и показали, что они на 90% состоят из гемагглютинина. Эти частицы используются в качестве вакцины, так как несут специфический для вируса белок. Конструирование таких частиц позволит создать вакцины против гриппа и других вирусов.

2. Не ослабевает интерес исследователей к дофамину. Этот важный регулятор поведения млекопитающих участвует в работе системы вознаграждения, обучении с подкреплением, фокусировке внимания. Однако определить место и время секреции дофамина в мозге не всегда просто. В статье, опубликованной в Cell, предложена генетически кодируемая метка GRAB_DA для быстрой, точной, чувствительной и специфичной для клеток детекции. GRAB_DA состоит из флуоресцентного белка EGFP и дофаминового рецептора, который при связывании с дофамином вызывает конформационные перестройки EGFP, причем его свечение меняется. Метод протестировали на дрозофилах, рыбках данио и мышах.

В другом исследовании обнаружен ген, связанный с формированием кокаиновой зависимости. В определенных ситуациях дофамин выделяет вентральная область покрышки среднего мозга; он воздействует на другие зоны мозга, в том числе на прилежащее ядро — эти процессы необходимы для получения удовольствия. Кокаин же блокирует обратный захват дофамина из синапсов, нарушая работу системы вознаграждения. Ученые показали, что в результате блокировки гена Maged1 у мышей снижается выделение дофамина в прилежащее ядро, делая их нечувствительными к воздействию кокаина. Статья опубликована в EMBO Reports.

3. Новости про иммунную систему. Изменение активности определенного белка в Т-клетках способствует лучшей приживаемости трансплантата. Т-клетки бывают нескольких типов, в том числе эффекторные, отвечающие за процесс воспаления после трансплантации, и регуляторные Tregs, снижающие иммунный ответ. Иммуносупрессоры, используемые при пересадке органа для подавления иммунной системы, уменьшают активность эффекторных Т-клеток. Исследователи усилили активность белка DEPTOR — регулятора метаболизма — в Tregs мышей, что привело к смещению баланса иммунных клеток в сторону Tregs и лучшей приживаемости сердечного трансплантата. Наилучший эффект достигался при комбинировании нового метода с иммуносупрессивной терапией. Авторы статьи в American Journal of Transplantation отмечают, что метод можно использовать и для лечения аутоиммунных заболеваний.

На этой неделе также опубликовано исследование в Science Immunology о влиянии метаболизма на дифференцировку Т-лимфоцитов. Так, удаление белка RAPTOR из комплекса mTORC1, регулирующего метаболизм, увеличило количества Т-клеток с γδ-рецептором вместо чаще встречающегося αβ варианта (подробности).

4. Исследователи из Йельского университета испытали на мышах вакцину против малярии, мишень которой — специфический белок возбудителя PMIF (Plasmodium macrophage migration inhibitory factor). (Полностью эффективной вакцины до сих пор не существует.) Статья опубликована в Nature Communications.

5. Новости про биомаркеры и онкогеномику. Международная команда исследователей опубликовала в PLoS Genetics статью о редком варианте гена HSPA1L — предикторе преждевременных родов. Продукт этого гена участвует в сигнальном пути глюкокортикоидного рецептора.

На основе полногеномного анализа более 1400 случаев рака, принадлежащих к 18 гистопатологическим типам, составлен список генов, экспрессия которых дерегулирована соматическими геномными перестройками. Работа опубликована в Cell. Еще одна статья, в PNAS, предлагает новый метод диагностики рака, который, по заявлению авторов, учитывает специфические для пациента онкогенные процессы, а не специфичные для типа рака биомаркеры. А всего три человека из барселонского Центра геномной регуляции обнаружили новые гены наследственной предрасположенности к раку, используя только открытые данные и новый статистический метод (Nature Communications).

6. Определены метаболиты, изменение уровня которых связано с доброкачественным миалгическим энцефаломиелитом, или синдромом хронической усталости (СХУ). С помощью масс-спектрометрии авторы статьи в Scientific Reports проанализировали образцы крови пациентов с СХУ, сравнив их с результатами контрольной группы. Оказалось, что у пациентов с СХУ изменен уровень холина, карнитина и сложных липидов. Ранее был исследован микробиом людей с синдромом раздраженной толстой кишки (СРКТ), который встречается у половины людей с СХУ. Использование данных обоих исследований позволяет предсказать наличие СХУ у человека с точностью около 84%. Новые данные способствуют созданию животной модели СХУ и разработке лекарства, которого до сих пор нет.

7. Компьютер научили диагностировать шизофрению. Авторы статьи в Molecular Psychiatry разработали алгоритм машинного обучения, который на основе МРТ сканов здоровых людей и пациентов с шизофренией, анализируя количество связей в верхней височной извилине, ставил диагноз с точностью 78%. Также он смог предсказать положительный эффект от лечения антипсихическим препаратом рисперидоном с точностью 82%.

8. Поддержание мышечной массы у взрослых особей обеспечивается альтернативным сплайсингом. Многие гены состоят из экзонов, а в результате альтернативного сплайсинга экзоны одного гена могут по-разному комбинироваться, поэтому один ген может кодировать несколько вариантов белков. Так, регуляторы альтернативного сплайсинга Rbfox1 и Rbfox2 участвуют в развитии и функционировании мышц, а выключение этих генов вызвало быструю потерю мышечной массы у взрослых мышей. При этом нарушение альтернативного сплайсинга вызвало не снижение синтеза белков мышечных клеток, а их разрушение. В частности, началась экспрессия гена capn3, кодирующего протеазу — фермент, разрезающий белки. Это открытие, опубликованное в Cell Reports, может быть полезно при изучении потери мышечной массы в ходе старения или при различных заболеваниях.

9. Открыт новый тип метилирования нуклеотидов ДНК у человека. Считалось, что N⁶-метиладенин (6mA) встречается только у прокариот и некоторых эукариот. Однако с помощью методов одномолекулярного секвенирования в реальном времени, иммунопреципитации и жидкостной хроматографии с тандемной масс-спектрометрией было подтверждено наличие этой модификации и у человека. Она чаще встречается в геноме митохондрий. Авторы статьи в Molecular Cell также установили, что в раковых клетках по сравнению с нормальными уровень 6mA и соответствующей метилтрансферазы снижен, а деметилтрансферазы — повышен.

10. И на десерт: чего мы еще не знали о делении зиготы млекопитающих? После слияния гамет в зиготе присутствуют два пронуклеуса, несущих материнские и отцовские хромосомы. Раньше полагали, что генетический материал родителей перемешивается и расходится с помощью одного веретена деления в бластомеры. Авторы статьи в Science, используя флуоресцентную микроскопию, в ходе которой лазером подсвечивается один из слоев препарата (Light sheet fluorescence microscopy), показали, что в зиготе формируется не одно, а два веретена деления: материнские и отцовские хромосомы расходятся в бластомеры по отдельности. Этим можно объяснить тот факт, что в двухклеточных эмбрионах млекопитающих часто наблюдаются несколько ядер после ошибочного деления зиготы.