ЖУРНАЛ NATURE сентябрь 2020: главные материалы

PHOTO: NATURE

COVID-19, МОЛЕКУЛЯРНОЕ КАРТИРОВАНИЕ

Команда израильских ученых описала набор белков капсида SARS-CoV-2. В результате получилась карта кодирующих областей коронавируса, которая помогла идентифицировать 23 неизвестных рамки считывания. Также эта карта позволила оценить эффективность трансляции вирусных мРНК: SARS-CoV-2 отличается высоким уровнем вирусных транскриптов, который превышает уровень мРНК хозяина. — The coding capacity of SARS-CoV-2, «Биомолекула»: SARS-CoV-2. 

ИММУНОСТИМУЛИРУЮЩИЙ ФЕРМЕНТ CGAS

Иммуностимулирующий фермент cGAS (цикло-ГМФ-АМФ-синтаза, cyclic GMP-AMP synthase) связывается с ДНК и инициирует врожденную иммунную реакцию в ответ на микробное вторжение, клеточный стресс или раковые процессы. Как именно этот фермент работает, до сих пор оставалось загадкой. Сразу в трех статьях Nature ученые из разных стран раскрывают принципы работы cGAS.

В первой статье команда исследователей из Швейцарии знакомит нас со структурными взаимодействиями между cGAS и хроматином. Фермент связывается одновременно с гистонами и нуклеосомами. При этом механический нуклеосомный контакт блокирует сGAS, подавляя активацию геномной ДНК. — Structural mechanism of cGAS inhibition by the nucleosome.

Вторая работа американских биологов показывает молекулярные основы ядерного связывания ДНК, что приводит к инактивации сGAS. Благодаря контакту с гистоновым участком ДНК фермент сGAS остается в неактивном состоянии. — The Molecular Basis of Tight Nuclear Tethering and Inactivation of cGAS.

Третье исследование раскрывает механизм, с помощью которого ядерная ДНК избегает аутореактивности. Связывание сGAS с ДНК блокирует фермент даже на активно транскрибируемых участках генома. В результате клетка уходит от аутореактивной реакции по отношению к собственной ДНК. — Structural basis for sequestration and autoinhibition of cGAS by chromatin.

КЛЕТОЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ 

Переносчик НАД+ — важный участник клеточного дыхания и энергетических процессов. Митохондриальные транспортеры хорошо изучены в клетках растений и дрожжей, но не у млекопитающих. Биологи из США раскрыли функцию белка SLC25A51, который переносит НАД+ в митохондриальных мембранах млекопитающих. Потеря этого белка приводит к снижению концентрации НАД+, нарушая процесс клеточного дыхания. Белок SLC25A51 стал первым идентифицированным транспортером НАД+ в клетках млекопитающих. — SLC25A51 is a mammalian mitochondrial NAD+ transporter, «Биомолекула»: У млекопитающих найден белок, перемещающийся из митохондрий в ядро. 

КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ, ВИРУСЫ

Ядро считается одним из самых немобильных органоидов клетки. Но это не значит, что клеточное ядро вообще не способно к перемещениям. С помощью нитей цитоскелета ядра могут реорганизовываться и мигрировать в другие области клетки. Этим свойством пользуются цитомегаловирусы, которые «выжидают» нужный момент при перестройке актиновых микрофиламентов. Когда белки внутренней ядерной мембраны оказываются поляризованными, вирусная ДНК проникает в ядро и реплицируется, вызывая заражение. — Cytoplasmic control of intranuclear polarity by human cytomegalovirus.

РЕГЕНЕРАТИВНАЯ МЕДИЦИНА

В процессе формирования зародыша важная роль принадлежит эндотелиальным клеткам, которые участвуют в развитии и регенерации тканей и органов. Во взрослом состоянии клетки эндотелия теряют свою адаптивность, поэтому восстановление тканей затрудняется. С помощью транскрипционного фактора ETV2 можно временно реактивировать зрелый эндотелий. Американские исследователи благодаря биопринтингу напечатали трехмерную модель, в которой взрослые эндотелиальные клетки собираются в стабильные разветвленные сосудистые сети. Такие эндотелиальные матрицы позволят улучшить восстановление органов, в том числе пораженных онкологическим процессом. — Adaptable haemodynamic endothelial cells for organogenesis and tumorigenesis, «Биомолекула»: Тканевая инженерия: мы живем в матрице. 

МАШИННОЕ ОБУЧЕНИЕ

Кор-промотор РНК-полимеразы II (Pol II) — важный участок фермента, благодаря которому начинается транскрипция ДНК. При этом структура Pol II остается неизвестной. С помощью машинного обучения удалось создать сотни тысяч вариантов ТАТА-бокса — консервативного мотива ДНК. Полученные функциональные мотивы можно идентифицировать в промоторах ДНК человека — для этого достаточно обучить нужную машинную модель. — Identification of the human DPR core promoter element using machine learning, «Биомолекула»: Поиск новых антибиотиков с помощью машинного обучения.

ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ. НЕМАТОДЫ CAENORHABDITIS ELEGANS

Свободноживущие нематоды Caenorhabditis elegans успешно отличают патогенные бактерии от потенциальной пищи. Чтобы понять, как им это удается, американские биологи провели эксперимент. Для этого нематод выращивали вместе с малыми РНК, выделенными из патогенной бактерии Pseudomonas aeruginosa. В результате нематоды «запоминали» плохую РНК на генетическом уровне и передавали эту информацию своим потомкам. Этот механизм доказывает, что поведенческие стратегии у нематод сохраняются из поколения в поколение. — C. elegans interprets bacterial non-coding RNAs to learn pathogenic avoidance.