Обзор: "НАУКА и ОБЩЕСТВО 2024". НАУКА. 1
306 Продолжая традицию предыдущего года, АМКСБ подготовила для Вас 1-й обзор 2024 года с событиями мира науки в январе. Из обзора Вы узнаете, что: системы распознавания ДНК и репарации неожиданно объединяются в борьбе с раком; в клетках человека обнаружен «железосерный контроль качества»; альфа-вариант SARS-CoV-2 обнаружен в сточных водах США; ученые выяснили, как получить ДНК высокого качества из морских образцов.
Системы распознавания ДНК и репарации неожиданно объединяются в борьбе с раком
Клеточная ДНК обычно находится в ядре. Редко можно обнаружить ДНК вне ядра, в цитоплазме, и это может быть предвестником вирусных инфекций или рака. Среди клеточных сенсоров цитоплазматической ДНК белок, называемый cGAS, управляет путями защиты от угроз, исходящих от чужеродной или поврежденной ДНК.
Cho и др. выявили ранее неизвестную связь, которая помогает активировать cGAS и защищать от рака. Путь cGAS является частью мощного защитного сигнального каскада, который запускается цитоплазматической ДНК и которая, вероятно, развилась в ответ на вирусную инфекцию. После заражения присутствие вирусных нуклеиновых кислот в цитоплазме дает возможность раннего обнаружения нежелательного нарушителя. Независимым от последовательности и, следовательно, очень универсальным образом cGAS могут связываться с вирусной ДНК, что запускает ферментативную активность cGAS, приводящую к синтезу молекулы
cGAMP из нуклеотидов. Однако при отсутствии функционирования MRE11, опухолевые клетки продолжали размножаться, и развитие рака ускорялось.
Таким образом, MRE11 может помочь защитить от рака активацией cGAS–STING.
Эта недавно обнаруженная связь с cGAS дополняет установленные противоопухолевые роли MRN благодаря его активности в репарации ДНК и активации atm10. Выявление взаимосвязей между этими процессами и понимание их вклада в наше здоровье, несомненно, станет предметом захватывающих исследований в будущем
https://media.nature.com/original/magazine-assets/d41586-023-03994-4/d41586-023-03994-4.pdf
В клетках человека обнаружен «железосерный контроль качества»
Сотрудники биологического факультета МГУ вместе с иностранными коллегами выявили ранее неизвестный молекулярный механизм, который разрешает биосинтез белков в митохондриях человека только в том случае, если в митохондриях имеется достаточное количество железосерных кластеров, без которых эти белки не могут функционировать нормально. Результаты ученых опубликованы в журнале Molecular Cell. Работа российских исследователей была поддержана грантом Российского научного фонда.
Железосерные кластеры (Fe-S-кластеры) – структурированные комплексы атомов железа и серы, обладающие высоким окислительно-восстановительным (редокс) потенциалом и являющиеся кофакторами большого количества клеточных ферментов, участвующих в редокс-реакциях. Биосинтез Fe-S-кластеров в клетках человека происходит в митохондриях – органеллах, отвечающих за энергетический обмен клетки. Нарушения процесса биосинтеза Fe-S-кластеров вследствие мутаций в генах ферментов, катализирующих соответствующие реакции, являются причиной тяжелых наследственных заболеваний человека, самым частым из которых является атаксия Фридрейха: этим заболеванием страдает примерно каждый 10-тысячный человек на нашей планете. Атаксия Фридрейха вызывается мутациями в гене фратаксина, центрального фермента биосинтеза Fe-S-кластеров.
https://scientificrussia.ru/articles/v-kletkah-celoveka-obnaruzen-zelezosernyj-kontrol-kacestva
Альфа-вариант SARS-CoV-2 обнаружен в сточных водах США
Центральный Мичиганский университет (CMU) с 2021 года участвует в общегосударственной программе мониторинга сточных вод на наличие в них SARS-CoV-2. Пробы сточных вод забирались на территории университетского кампуса и на девяти станциях очистки сточных вод за пределами кампуса, обслуживающих небольшие городские и сельские поселения. РНК SARS-CoV-2 количественно определялась с помощью капельной цифровой ПЦР.
На одном сельском участке за пределами университетского кампуса в течение двух лет (с осени 2021 по лето 2023 года) наблюдались более высокие концентрации РНК SARS-CoV-2. Образцы с этого участка были секвенированы; оказалось, что они содержат преимущественно РНК альфа-варианта линии B.1.1.7. Мутационный анализ реконструированных генов выявил расхождение с последовательностью альфа-варианта линии с течением времени, включая многочисленные мутации в доменах RBD и NTD спайк-белка.
Это исследование показывает, что небольшие очистные сооружения могут улучшить распознавание редких вариантов вирусов и облегчить реконструкцию вирусных геномов. В то же время, остается неясным, насколько высок риск заражения человека вирусами, находящимися в сточных водах.
https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-024-09977-7
Ученые выяснили, как получить ДНК высокого качества из морских образцов
Океаны всё ещё остаются самой неисследованной частью планеты Земля. И если разнообразие крупных организмов Северного Ледовитого океана во многом можно считать уже установленным, работ, направленных на исследование разнообразия «арктических» микроорганизмов, практически нет. Одна из проблем, помимо труднодоступности – это получение микробной ДНК высокого качества: при работе с природными образцами часто происходит деградация ДНК, её выделяется очень мало, а секвенированию мешают ингибиторы.
Методов выделения микробной ДНК на сегодня существует очень много, однако они не приспособлены под работу с морскими образцами. Отсутствие понятной, отработанной методики для этой задачи замедляет исследование морских микроорганизмов — при этом именно с таких исследований может начаться поиск новых генов, отвечающих за синтез антибиотиков или ферментов генетических редакторов. Коллектив учёных из Сколтеха, МГУ имени М.В. Ломоносова и других ведущих научных организаций во главе с руководителем Лаборатории анализа метагеномов Артёмом Исаевым выявил наиболее эффективные наборы для выделения ДНК из разных типов морских образцов и представил результаты в новой работе в журнале Scientific Reports.
Акватории северных морей России долгое время оставались неисследованными. «Это труднодоступная зона, но очень разнообразная, поэтому мы сфокусировались именно на Тихом и Северном Ледовитом океанах. Совместно с Центром морских исследований МГУ мы организовали экспедиции и собрали три типа образцов: морские воду и грунт, а также образцы беспозвоночных», — рассказала первый автор работы Алина Демкина, старший лаборант в Лаборатории анализа метагеномов Сколтеха.
По словам учёных, несмотря на то что метагеномные исследования активно развиваются, до сих пор не выработано единых критериев и стандартов по работе с морскими образцами. «У природных образцов есть свои особенности. Нашей целью было выделить из них ДНК, отсеквенировать её и проверить, какие бактерии там живут. Мы столкнулись с тем, что отработанных методик для выделения ДНК хорошего качества из таких образцов нет. Создавать какой-то протокол с нуля — задача очень долгая, дорогая и трудоёмкая, поэтому мы сфокусировались на готовых коммерческих наборах и проверили, какой из них может давать результат наилучшего качества для разных типов морских образцов», — поделилась Дарья Слонова, соавтор работы, младший научный сотрудник в Лаборатории анализа метагеномов Сколтеха.
*В этом году нашими иллюстрациями будут, созданные искусственным интеллектом изображения АМКСБ в стиле различных художников. В январе представляем Вам "АМКСБ в стиле Кандинского".