Журнал NATURE январь 2021: Главные материалы

Новые исследования приближают нас к ограничению воспаления ЦНС, «исправлению» прогерии на уровне ДНК и построению более сложной модели белковых полимеров.

Раскрыт механизм регенерации остеобластов у модельных рыб данио-рерио; описан анализ геномов половых хромосом яйцекладущих; исследованы глиальные клетки, вырабатывающие лиганды рецепторов смерти TRAIL, участвующие в инициации апоптоза Т-клеток, который ограничивает воспаление ЦНС; разработан вычислительный метод для построения сложных белковых полимеров; описаны результаты использования редакторов адениновых оснований (ABE) — белков, заменяющих аденин-тиминовую пару на гуанин-цитозиновую для «исправления» ДНК в культуре клеток, взятых от ребенка с прогерией; получены новые криоэлектронные снимки SAM-комплексов митохондрий, встраивающих β-цилиндрические белки в мембрану митохондрий.

PHOTO: NATURE

Биоинженерия

Хотя 2D-полимеры из белков давно привлекали внимание биоинженеров, они, за редким исключением, состояли только из одинаковых субъединиц. Однако новое исследование описывает вычислительный метод для построения таких структур из двух компонентов, что позволяет создавать полимеры с гораздо более сложным функционалом. Исследователи тут же опробовали этот метод на практике, сконструировав белковую решетку из компонентов в растворе, — Design of biologically active binary protein 2D materials

Физиология животных

Новое исследование раскрыло механизм регенерации остеобластов у модельных рыб данио-рерио. Остеобласты — это молодые клетки, создающие костную ткань и, в частности, чешуйки. Каждая чешуйка покрыта тонким слоем остеобластов. Было выяснено, что регенерацию остеобластов на чешуйках запускает волна киназ Erk, кольцом проходящая по поверхности чешуйки, — Control of osteoblast regeneration by a train of Erk activity waves

Нейробиология

Оказывается, среди астроцитов — глиальных клеток, обладающих множеством разнообразных функций, — есть и такие, которые вырабатывают лиганды рецепторов смерти TRAIL, участвующих в инициации апоптоза Т-клеток. Этот апоптоз ограничивает воспаление ЦНС. Синтез этих лигандов запускается NK-клетками, — Gut-licensed IFN+ NK cells drive LAMP1+TRAIL+ anti-inflammatory astrocytes

Структурная биология

Адгезивные G-белоксопряженные рецепторы — это группа трансмембранных белков, конформационные изменения которых при активации до сих пор были слабо изучены. Новое исследование рассматривает активацию адгезивного G3-рецептора глюкокортикоидными гормонами стресса. При помощи криоэлектронной микроскопии было выяснено, что глюкокортикоиды связываются с карманом внутри трансмембранного домена. Стероидное ядро глюкокортикоидов упаковывается неподалеку от «выключателя» — остатка триптофана в шестой трансмембранной спирали, который воспринимает связывание лиганда и запускает активацию рецептора, — Structures of the glucocorticoid-bound adhesion receptor GPR97—Go complex

Генетика

Новый анализ геномов утконоса и ехидны дает ответы на некоторые вопросы об эволюции млекопитающих. Он предоставляет доказательства, что половые хромосомы яйцекладущих произошли от кольцевой хромосомы — редкой мутации, заключающейся в срастании концов хромосомы, чье появление могло быть облегчено необычно активным взаимодействием множественных X и Y хромосом, — Platypus and echidna genomes reveal mammalian biology and evolution

Медицина

Прогерия (синдром Хатчинсона–Гилфорда) обычно вызывается заменой гуанин-цитозиновой пары на аденин-тиминовую в гене LMNA, кодирующем ядерный ламин A. Эта мутация вызывает неправильный сплайсинг РНК, из-а которого производится прогерин — токсичный белок, вызывающий быстрое старение и сокращающий продолжительность жизни детей с прогерией примерно до 14 лет. В этой статье ученые описывают результаты использования редакторов адениновых оснований (ABE) — белков, заменяющих аденин-тиминовую пару на гуанин-цитозиновую для «исправления» ДНК в культуре клеток, взятых от ребенка с прогерией. ABE, доставленные в клетки при помощи лентивирусов, исправляли повреждение ДНК в 90% случаев, а их однократные инъекции продлевали жизнь трансгенным мышам с прогерией, — In vivo base editing rescues Hutchinson—Gilford progeria syndrome in mice

Генетика

Использование азота в удобрениях значительно повышает урожайность растений, но вредит экосистемам. Поэтому нужно добиться увеличения эффективности усвоения азота растениями. Для этого ученые изучили генетические адаптации риса к различным почвам и пришли к выводу, что культурные разновидности риса в результате нескольких мутаций усваивают азот гораздо менее эффективно, чем дикие, из-за привычки к богатой азотом почве, что может быть исправлено целенаправленной гибридизацией диких и культурных разновидностей, — Genomic basis of geographical adaptation to soil nitrogen in rice

Структурная биология

Получены новые криоэлектронные снимки SAM-комплексов (Sorting and Assembly Machinery) митохондрий, встраивающих β-цилиндрические белки в мембрану митохондрий. Комплексы состоят из двух β-цилиндрических белков, а также периферийных мембранных белков Sam35 и Sam37, поддерживающих целостность всей структуры, — Mitochondrial sorting and assembly machinery operates by β-barrel switching

Источники: Nature, Биомолекула