Американские биоинженеры создали синтетические клетки, в геноме которых длиной около 90 тысяч пар оснований закодирована часть белков, необходимых для репликации ДНК, транскрипции и трансляции. Питаются клетки путем слияния с «кормовыми липосомами». Удалось продемонстрировать рост и размножение синтетических клеток в течение пяти поколений, а также смоделировать естественный отбор.

Для понимания молекулярных механизмов старения нужны надежные «молекулярные часы», способные оценивать не только календарный возраст организма, но и его текущее физиологическое состояние, включая риск смерти. Международный коллектив ученых под руководством Вадима Гладышева построил такие часы по транскриптомам (профилям активности генов) четырех видов млекопитающих.

Согласно теории РНК-мира, на ранних этапах абиогенеза важную роль играли рибозимы-полимеразы — молекулы РНК, способные размножать молекулы РНК, в том числе самих себя. До сих пор ученым удавалось получить только крупные рибозимы-полимеразы длиной более 150 нуклеотидов, ни один из которых не мог реплицировать сам себя. Британские ученые сделали важный шаг к преодолению этих трудностей.

Показано, что синтез олигонуклеотидов из абиогенных нуклеотидов — наобходимый этап на пути к реплицирующимся молекулам РНК — хорошо идет в умеренно щелочных условиях при периодическом высушивании, а катализируют его аминокислоты, которые тоже могут синтезироваться абиогенно в реалистичных условиях. Такие условия наблюдаются в наземных геотермальных системах.

Российские исследователи описали структуру Dsup — ДНК- и РНК-связывающего белка тихоходки Ramazzottius varieornatus. Он оказался лишен фиксированной структуры и функционирует в виде ансамбля различных трехмерных форм. Комплекс Dsup и ДНК также изменчив, что придает белку способность защищать организм от радиации, активных форм кислорода и других опасных факторов.

Нобелевскую премию по физиологии и медицине присуили американским биологам Виктору Эмбросу и Гэри Равкану «за открытие микроРНК и их роли в посттранскрипционной регуляции генов». Фактически эта премия — за открытие в области фундаментальной биологии: микроРНК необходимы для специализации дифференцировки клеток в сложных организмах многоклеточных эукариот.

Тау-белок в норме стабилизирует микротрубочки, но при болезни Альцгеймера отходит от них и образует разнообразные патологические скопления внутри нейронов. В недавней статье описан новый механизм, объясняющий ранние этапы патологии тау-белка. Он предполагает, что сначала за счет жидкостного разделения фаз формируются «капли» тау-белка, которые затем переходят в твердые и устойчивые формы.

Американским ученым удалось получить рибозим-полимеразу, которая размножает простейшие рибозимы с такой точностью, что наследственная информация не деградирует в ряду поколений. Вместо этого происходит накопление полезных мутаций и рост «приспособленности» размножаемых молекул, то есть настоящая дарвиновская эволюция в пробирке без участия белковых ферментов.

В этом году лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине стали биохимик Каталин Карико (Katalin Karikó) и иммунолог Дрю Вайсман (Drew Weissman) за «открытия, касающиеся модификаций нуклеозидных оснований, которые позволили разработать эффективные мРНК-вакцины против COVID-19». Их работы позволили применять в медицине матричные РНК, полученные путем транскрипции in vitro.

В процессе эволюции у летучих мышей значительно усовершенствовались протеинкиназы R — белки для распознавания вирусной РНК. Более того, из-за неоднократных дупликаций, арсенал этих белков у летучих мышей гораздо обширнее, чем у других млекопитающих. Это, по-видимому, помогает им уживаться с полчищами вирусов.

В организме человека с полдюжины фосфорилированных нуклеотидов со сходными строением и запасом энергии в молекуле. Но из них только аденозинтрифосфат (АТФ) является универсальной «энергетической валютой» клетки. Ученые смогли показать, что возможная причина этого — простая реакция синтеза АТФ в предбиологических условиях, которая невозможна для других нуклеотидов.

Происхождение аппарата трансляции — один из главных нерешенных вопросов теории РНК-мира. Можно предположить, что он постепенно эволюционировал из чего-то простого. Химики из Германии обнаружили подходящий механизм, показав, что короткие РНК в «пребиотически правдоподобных» условиях способны последовательно присоединять аминокислоты, выращивая на себе разнообразные пептидные цепочки.

Архея Methanocaldococcus villosus способна передвигаться со скоростью 500 длин своего тела в секунду. Ученые до недавних пор не знали, как устроены археллумы M. villosus и за счет чего им удается развивать такую скорость. В недавней статье подробно описано их строение. Оказалось, что нить археллума состоит из двух разных белков, сочетание которых придает ей одновременно гибкость и стабильность.

Американские ученые показали, что системы CRISPR-Cas и рестрикции-модификации могут действовать сообща. Система рестрикции-модификации заточена на опознание вирусной ДНК по специфическим участкам и внесение разрезов в них. Работа эндонуклеаз рестрикции повышает эффективность системы CRISPR-Cas, облегчая подготовку маленьких кусочков вирусной ДНК для вставки в локус CRISPR.

Исследовано действие антител к белку PrP на пациентах с болезнью Крейтцфельдта — Якоба. Связываясь с белком PrP, они тормозят образование прионных бляшек. У некоторых пациентов отмечалась некоторая задержка развития симптомов. Однако полноценные выводы об эффективности этого подхода к лечению БКЯ можно будет сделать только после проведения более крупных исследований.

Ученые выяснили, что у почвенного грибка Rhizopus microsposus есть эндосимбиотическая бактерия Ralstonia pickettii. Они показали, что именно благодаря этой бактерии споры грибка способны уклоняться от поглощения как почвенными амебами, так и иммунными клетками человека. По отдельности и споры, и бактериальные клетки оказываются практически беззащитными перед фагоцитами.

Уже было известно, что каирские мыши (Acomys cahirinus) и другие иглистые мыши способны восстанавливать не только повреждения кожи, но и травмированные органы, включая спинной мозг. В недавнем исследовании показано, что это, вероятно, происходит за счет особой организации внеклеточного матрикса, препятствующего образованию шрама и способствующего восстановлению функциональных клеток.

Ученые показали, что если подвергать нематод C. elegans стрессу в течение нескольких поколений, то у червей-гермафродитов производства феромонов начинается раньше, из-за чего они раньше начинают спариваться с самцами. Более того, эти эффекты оказались наследуемыми в течение по крайней мере трех поколений червей, уже более не подвергавшихся воздействию стрессирующего фактора.

Двойные спирали молекул ДНК в живых клетках могут существовать в трех формах: правозакрученные A-ДНК и B-ДНК и левозакрученная Z-ДНК. Большинство клеточных белков, специализирующихся на взаимодействии с ДНК, «рассчитано» на B-ДНК. Благодаря этому Z-ДНК, для большинства клеточных ферментов недоступна. Оказалось, что этим успешно пользуются бактерии, которые строят биопленки.

Глобальная эпидемия вируса иммунодефицита человека длится уже почти четыре десятилетия, но вакцины от ВИЧ-инфекции пока нет. Исследователи из США опубликовали результаты доклинического исследования вакцины от ВИЧ-1 на основе мРНК, кодирующих продукты генов env и gag вирусов иммунодефицита. Эта вакцина стимулирует выработку нейтрализующих антител к ВИЧ в организме макак.