SciNat за декабрь 2017 #1: художественное плетение из нитей ДНК, массовые выбросы метана в атмосферу и сложная иерархия нейрогенеза

Самую маленькую копию улыбки Моны Лизы можно увидеть только с помощью мощного микроскопа — ведь «холст», на котором она была создана, занимает площадь всего 0.05 мкм 2 , что соответствует 8704 «пикселям» из ДНК и сравнимо с клеткой кишечной палочки.

Первые декабрьские выпуски Science и Nature охватывают открытия научного мира во всех масштабах. На этой неделе ученые раскроют секреты создания микроскопической копии картины Леонардо да Винчи, нарвалы поделятся с нами своей стратегией избегания стресса, а останки древних людей расскажут, где на самом деле зарождались современные цивилизации.

Nature #552 (7683) + онлайны: глинистые свидетельства марсианских хроник, комплекс силовых упражнений клеточных мембран и пагубное влияние эпоксидгидролазы

• Биотехнологии. ДНК-оригами — технология, позволяющая конструировать из нитей ДНК структуры нужной формы. Еще недавно считалось, что из «запрограммированных» ДНК можно получать ограниченное число объектов небольшого размера. Сразу четыре статьи нового номера рассказывают о том, как можно преодолеть это ограничение: с помощью метода фрактальной сборки уникальных нитей ДНК удалось собрать не только плоские «полотна» размером до 0,5 мкм 2 (Fractal assembly of micrometre-scale DNA origami arrays with arbitrary patterns), но и трехмерные микрометровые трубки, сопоставимые по размерам с вирусами и клеточными органеллами (Gigadalton-scale shape-programmable DNA assemblies); процесс создания 3D-моделей можно облегчить с помощью объемного блока ДНК с особыми участками, ответственными за самосборку структуры (Programmable self-assembly of three-dimensional nanostructures from 10,000 unique components), а вот снизить стоимость технологии ДНК-оригами помогут бактериофаги (Biotechnological mass production of DNA origami). — DNA self-assembly scaled up, биомолекула:ДНК-оригами: путь от гравюры до нанороботов длиной в 30 лет.
• Экология. Глинистые минералы широко распространены по всей поверхности Марса, однако способ их образования до сих пор оставался загадкой. Новая модель климата раннего Марса позволяет объяснить формирование глин под влиянием плотного водяного пара и углекислого газа в условиях сверхкритического давления. — A steamy proposal for Martian clays, Primordial clays on Mars formed beneath a steam or supercritical atmosphere.
• Структурка. Мутация в белке PINK1, контролирующем повреждения митохондрий, может приводить к болезни Паркинсона. Полученные снимки комплекса белка PINK1, связанного с убиквитином, позволяют раскрыть его архитектуру и структурные особенности, что может стать новым шагом на пути к пониманию лечения болезни Паркинсона. — Structure of PINK1 in complex with its substrate ubiquitin, Vivid views of the PINK1 protein.
• Экология. Изучение климатических изменений, происходящих в верхних слоях атмосферы Земли, важно для прогнозов относительно масштаба грядущего глобального потепления. Результаты нового исследования показывают, что для стабилизации температуры к концу XXI века уже сейчас необходимо более резко сократить выбросы парниковых газов, чем предполагалось ранее. — Greater future global warming inferred from Earth’s recent energy budget, биомолекула:Глобальное потепление бьет по клювам.
• Биофизика, структурка. Клетки способны распределять молекулы по внеклеточному матриксу, оценивая расстояния между ними. В этом им помогает «адаптерный» белок, способный связывать интегрины с актиновым цитоскелетом, являясь своеобразной «молекулярной линейкой». В новом исследовании было показано, что пространственное распределение лигандов зависит от силовой нагрузки на клетку. Так, низкая жесткость цитозоля способствует образованию дополнительных связок между лигандами, а более высокая жесткость ослабляет адгезию между ними. Получается, что клетки могут оценивать силовую нагрузку и перераспределять поверхностные структуры, оптимально подстраиваясь под изменяющиеся условия. — Force loading explains spatial sensing of ligands by cells.
• Структурка. Один из наиболее распространенных неселективных кальциевых каналов человека — это канал TRPM4. Исследованию архитектуры и функций этого канала посвящены сразу два исследования. Так, учеными из Мичигана с помощью методов криоэлектронной микроскопии впервые было показано, что TRPM4 включает в себя два сайта связывания декаванадата, а также содержит в селективном фильтре глутамин, обеспечивающий его одновалентную селективность (Electron cryo-microscopy structure of a human TRPM4 channel). А вот ученые из Техаса показали, что работа этого сложного трехуровневого белкового комплекса ингибируется в присутствии АТФ. — Structures of the calcium-activated, non-selective cation channel TRPM4.
• Иммунология, рак. CD8 + T-клетки (TRM), которые обнаруживаются в местах воздействия патогенов, не только обладают клеточной памятью, но и способны быстро вызывать надежный иммунный ответ. Исследование, проведенное в Калифорнийском университете, раскрывает молекулярные механизмы, контролирующие развитие этих клеток. Выяснилось, что для запуска дифференциации клеток TRM необходим транскрипционный фактор Runx3. В отсутствие этого фактора клетки TRM были неактивны, что приводило к быстрому разрастанию опухоли. Напротив, избыточная экспрессия Runx3 повышает количество TRM клеток, тем самым задерживая рост опухоли и способствуя выживанию организма. — Runx3 programs CD8 + T cell residency in non-lymphoid tissues and tumours.
• Структурка, биохимия. Один из вариантов модификации гистонов — это сукцинилирование лизина. Американские ученые раскрыли динамику и функциональные последствия этой реакции для развития опухолей. Оказалось, что комплекс ?-кетоглутаратдегидрогеназы (?-KGDH), локализованный в ядре, связывается с лизин-ацетилтрансферазой 2А (KAT2A) из промоторных областей генов. Если же предотвратить попадание комплекса ?-KGDH или ингибировать экспрессию KAT2A, можно блокировать пролиферацию раковых клеток. — KAT2A coupled with the ?-KGDH complex acts as a histone H3 succinyltransferase.
• Молекулярка. Одно из самых тяжелых осложнений сахарного диабета — диабетическая ретинопатия, при которой поражаются сосуды сетчатки. Выяснилось, что ответственность за потерю перицита и разрушение эндотелия несет фермент эпоксидгидролаза (sEN). Экспрессия sEH приводит к сложному каскаду реакций: сначала образуется диол дигидроксидокозапентаеновой кислоты, который накапливается на клеточных мембранах и изменяет локализацию холестеролсвязывающих белков мембраны, что, в свою очередь,нарушает взаимодействие клеток перицита между собой. Остановить этот порочный процесс можно с помощью специфичного ингибитора sEN, который предотвращает развитие аномалий в сосудах. — Inhibition of soluble epoxide hydrolase prevents diabetic retinopathy, биомолекула:Сахарный диабет I типа, или охота на поджелудочную железу.

Science #358 (6368) + онлайны: пространственно-временной континуум головного мозга, летопись скрещиваний азиатских переселенцев и массовые выбросы метана в атмосферу

Рыбак из провинции Нонг Хай в Тайланде на обложке нового номера Science привлекает внимание читателей к проблеме рационального использования водных ресурсов. Всё возрастающее использование рек в качестве плацдармов для постройки плотин провоцирует экологические конфликты. Новый подход к планированию работы дамб на реке Меконг поможет поддержать рыболовный промысел в Тайланде. — Designing river flows to improve food security futures in the Lower Mekong Basin, Can dams be designed for sustainability?