Calmodulin controls the tempo of HSV-1 gene-expression cascade to reshape infection heterogeneity
Карточка статьи
Рубрика
Долголетие
Источник
bioRxiv
DOI
10.64898/2026.06.02.729706
Дата
02.07.2026
Автор
Maruzuru, Y., Kuze, Y., Seki, M., Kanai, A. et al.
Время чтения
3 мин
Это предварительная публикация, она не прошла научное рецензирование.
Аннотация
Вирусная репликация демонстрирует значительную гетерогенность среди отдельных клеток. Хотя временные каскады экспрессии генов, как полагают, способствуют такой гетерогенности у ДНК-вирусов, остается неизвестным, регулируется ли их темп и как вариабельность между клетками влияет на результаты инфекции на уровне популяции. В данном исследовании мы разработали платформу для высокопроизводимого мониторинга живых клеток, чтобы отслеживать динамику экспрессии генов HSV-1 в отдельных клетках, и в сочетании с секвенированием РНК на уровне клетки определили кальмодулин (CaM) как регулятор темпа экспрессии генов HSV-1 в хозяине. CaM ускоряет переход от немедленного раннего к раннему и позднему фазам на уровне одной клетки, ускоряя их начало. Увеличивая долю клеток, производящих вирус, без изменения объема выброса, CaM изменяет распределение результатов инфекции, таким образом способствуя вирусной репликации на уровне популяции. Фармакологическая ингибация CaM защищает мышей от летальной инфекции, превышая эффективность ацикловира. Эти результаты подтверждают, что временной контроль, опосредуемый CaM, является ключевым фактором, определяющим вирусный выход на уровне популяции и регулирующим гетерогенность инфекции.
Краткое резюме
Исследование показывает, что кальмодулин (CaM) играет важную роль в регуляции темпа экспрессии генов вируса HSV-1, что в свою очередь влияет на гетерогенность инфекций среди клеток. Ускоряя переход между фазами репликации вируса, CaM увеличивает долю вирусообразующих клеток и улучшает вирусный выход.
Практический вывод
Изучение кальмодулина как регулятора экспрессии генов HSV-1 открывает новые пути для разработки терапий, которые могут улучшить защиту от вирусных инфекций.
Ограничения
Это предварительная публикация, она не прошла научное рецензирование. Данное исследование проведено на клеточных культурах и животных моделях, что может ограничивать обобщаемость результатов для человеческого организма.
Прямые повреждения от жары считались второстепенной причиной смертности деревьев и снижения продуктивности в лесах, вызванного изменениями климата, по сравнению с влиянием изменений климата на водные отношения деревьев. Однако накапливаются данные из умеренных и тропических лесов, что прямые повреждения от жары в фотосистеме II (ФС II), не зависящие от водных отношений, также являются реальным сценарием в условиях изменения климата. Мы проанализировали тепловую устойчивость ФС II у Ларикса сибирского, который представляет собой доминирующий вид бореальных деревьев в Сибири и северной Центральной Азии в холодной среде с отрицательными или близкими к нулю средними годовыми температурами, но тем не менее с теплыми летами. Мы использовали тепловизионную съемку, чтобы соотнести температурные пороги, найденные в лаборатории, с температурами крон в лесах на северных склонах гор, которые являются основным местом обитания Л. сибирского. Л. сибирский показал небольшое снижение максимального квантового выхода ФС II (Fv/Fm) при 35 °C и 40 °C после 4 часов, но сильные снижения при ≥45 °C и незначительное увеличение Fv/Fm в конце лета, что можно интерпретировать как акклимацию к теплу. Температуры крон в исследуемый год не достигли порогов для серьезного повреждения от жары ФС II. Однако Л. сибирский был более чувствителен к теплу, чем умеренные хвойные деревья. Это первое совместное исследование тепловой устойчивости и температур крон бореальных лесов указывает на возможность низкой тепловой устойчивости бореальных древесных видов, но такой вывод требует исследования большего числа видов деревьев.
Трансгенерационная пластичность может формировать фенотип растений и влиять на реакцию растений на изменения в окружающей среде, взаимодействуя с текущими условиями. Хотя в последнее время все больше документируется, как предыдущий стресс взаимодействует с текущими оптимальными или стрессовыми условиями в рамках одного растения, трансгенерационная пластичность остается особенно плохо изученной, особенно на уровне метаболома. В нашем исследовании мы изучали, вызывает ли термический стресс трансгенерационные метаболические и фенотипические изменения в двух последовательных клонах подантарктического водного растения Limosella australis. Мы использовали ненаправленные метаболомные подходы и измеряли морфологические и производственные характеристики, чтобы оценить как трансгенерационную пластичность метаболома, так и фенотипа. Мы обнаружили, что термический стресс изменил метаболический профиль и повлиял на стратегию поиска пищи нашего клонированного растения, и что некоторые из этих метаболических изменений сохранялись в первом клонированном поколении. Это поколение, следовательно, приняло промежуточную стратегию роста, хотя условия культивирования были оптимальными. Сравнивая дифференциально накопленные элементы между дочерними клонами от термоусиливающих матерей и от матерей без стресса, мы идентифицировали общее и специфическое накопление метаболитов в ответ на термический стресс, относящихся к различным семействам соединений. Однако мы не наблюдали никаких адаптивных преимуществ и метаболических отпечатков во время другого термического стресса, примененного ко второму клонированному поколению. Эта работа предоставляет особенно новые подсказки о том, как метаболом растений интегрирует и передает информацию о предыдущих стрессовых клонированных поколениях.
Модуляция иммунных клеток как терапевтических инструментов приобрела значительное клиническое значение в лечении рака. Среди них макрофаги представляют собой многообещающую иммунотерапевтическую платформу не только потому, что они могут поглощать опухолевый материал, но и потому, что они существенно формируют опухолевую микросреду через продукцию цитокинов, презентацию антигенов, метаболическую регуляцию и модуляцию других иммунных и стромальных популяций. Липидные наночастицы (ЛНП) позволили перевести РНК-терапии в клиническую практику и, следовательно, считаются золотым стандартом доставки генов. Однако оптимизация ЛНП для доставки РНК в макрофаги остается активной областью исследования. Здесь мы предлагаем модификацию поверхности непегилированных ЛНП с использованием подхода
Интрогрессия от несampled гоминидных линий стала все более важным элементом истории человеческой эволюции. Недавние исследования показывают, что глубоко отличающиеся линии гоминид могли внести предковую составляющую либо непосредственно в современного человека, либо косвенно через интрогрессию от денисовцев, в то время как выводы остаются сложными из-за нехватки эталонных геномов, слабого сигнала и неопределенности в реконструкции глубоких генеалогий. Мы показываем аналитически и с помощью симуляций, что интрогрессия, опосредованная денисовцами, производит предсказуемые изменения в локальной коалиционной глубине, которые можно приблизительно оценить с помощью масштабируемых обобщенных статистик, в частности парной последовательной дивергенции, что указывает на то, что значительная информация о глубоко различающемся предке сохраняется в вариациях последовательностей без явной реконструкции генеалогий. Используя этот инсайт, мы разрабатываем DEEP (Точная оценка глубокого предка с использованием эффективных прокси), нейросетевую структуру без ARG для выявления кандидатных регионов суперархайческого предка. DEEP сохраняет обнаружимую мощность при низких уровнях ложных позитивов в широком диапазоне демографических параметров, остается масштабируемым и восстанавливает сигналы из небольших выборок. Применяя DEEP к океанийцам, тибетцам и ханьцзам, мы определяем примерно 0,4–0,6 % геномных окон с доказательствами суперархайческого предка. Кандидатные регионы показывают как значительное наложение, так и заметную неоднородность между популяциями, с повторным обогащением вблизи локуса HLA во всех популяциях, что указывает на то, что иммунные регионы повторно сохраняют глубоко различающуюся предковую составляющую.
Люди прекрасно умеют ориентироваться в сложных окружениях, формируя абстрактные структурные репрезентации, которые могут быть гибко обновлены при изменении условий. В данной работе мы исследуем, как мозг динамически перенастраивает эти внутренние модели в ответ на скрытые изменения в латентных иерархиях. Используя новую задачу на вывод и подавление повторений в функциональной МРТ, мы обнаружили, что стабильные реляционные знания кодируются в медиальной орбитофронтальной коре (mOFC), в то время как структурные изменения вызывают переходные репрезентации в гиппокампе и префронтальных областях. Новые ассоциации сначала кодируются в передней медиальной фронтальной коре (amFC) и мигрируют вентрально в mOFC при закреплении. В отличие от этого, устаревшие ассоциации временно активируют фронтальную полярную кору и гиппокамп, при этом гиппокамп, но не фронтальные области, сохраняет остаточный след памяти. Примечательно, что сила ранних новых сигналов в amFC и гиппокампе коррелирует с индивидуальными различиями в поведенческой адаптации. В совокупности, эти результаты характеризуют механизмы, поддерживающие адаптивную структурную перенастройку в человеческом мозге, и имеют значение для когнитивной неэластичности при психиатрических заболеваниях.
Введение. Старение характеризуется широкомасштабными изменениями коры, однако молекулярные основы и механизмы на уровне сети, лежащие в основе этой изменчивости, остаются недостаточно понятными.
Методы. Мы проанализировали структурные данные МРТ у 952 взрослых людей в возрасте от 18 до 94 лет, используя морфометрические сети схожести, подтипы и стадии, а также кортикальную транскриптомику. Внутреннюю связанность в сетях коры изучали в трех основных корковых сетях и сравнивали с кортикальными паттернами экспрессии генов, связанных с долголетием.
Результаты. На основе различных паттернов морфометрической схожести внутри сети и их ассоциаций с генами долголетия, выделились два устойчивых подтипа, связанных со старением. Нормативный подтип старения (метаболически-иммунный) показал профили связанности, соответствующие типичному возрастному снижению, и обогатился генами, участвующими в метаболизме, инсулиновом сигнальном пути и регуляции иммунных процессов. Компенсаторный подтип (стресс-ремонт) демонстрировал более сохраненную связанность внутри сети и был ассоциирован с генами, связанными с ответом на стресс, ремонтом ДНК и протеостазом. Несмотря на наложение двух подтипов в путях окислительного стресса и нейродегенерации, они имели разные молекулярные сигнатуры, связанные с различными траекториями коркового старения.
Заключение. Объединяя морфометрию на основе сети с транскриптомикой, мы устанавливаем подход к моделированию, который различает нормативное снижение и компенсаторную адаптацию в корковом старении и предоставляет биологически значимые маркеры старения мозга.