Метаболическая широта связывает патогенность насекомых и ассоциацию с растениями.

Колоректальный рак (КР) зависит от генетических, экологических и диетических факторов, при этом все больше доказательств подчеркивают роль микробиоты кишечника в его развитии. Пробиотики, пребиотики и ферментированные продукты, такие как йогурт, признаны способными способствовать балансировке кишечной микробиоты и потенциально снижать риск КР. Это исследование направлено на изучение ассоциации между потреблением этих диетических компонентов и распространенностью КР среди взрослых старше 50 лет. В ходе исследования были проанализированы данные Национального обследования здоровья и питания (NHANES) с 2001 по 2020 год. Потребление пищи оценивалось с помощью Анкеты о частоте потребления продуктов и Анкеты о потреблении диетических добавок в течение 30 дней, в то время как история КР основывалась на самоотчетах о диагнозах. Применялись многофакторные логистические регрессии с корректировкой на демографические характеристики (возраст, пол, раса/этническая принадлежность, соотношение дохода к уровню бедности, образование), факторы образа жизни (статус курения, общее потребление энергии, потребление красного мяса, общее потребление клетчатки) и клинические переменные (ИМТ, сердечно-сосудистые заболевания, хронические заболевания почек, уровень глюкозы в плазме натощак и сывороточный альбумин). В конечный аналитический набор вошло 9405 участников, что соответствует примерно 37 миллионам взрослых граждан США. После корректировки потребление пробиотиков, пребиотиков или йогурта было связано с примерно 50% меньшей вероятностью развития КР (скорректированное отношение шансов = 0,50; 95% ДИ: 0,29-0,88). Эти результаты указывают на потенциальную защитную ассоциацию этих диетических компонентов с КР, вероятно, опосредованную через модуляцию микробиоты кишечника. Хотя поперечный дизайн ограничивает причинную интерпретацию, результаты поддерживают существующую литературу о полезной роли питания в профилактике рака. Необходимы дальнейшие продольные исследования для подтверждения этих ассоциаций и для разработки стратегий общественного здравоохранения, направленных на снижение риска КР с помощью целенаправленных диетических вмешательств.

Режимы нарушений и поступление питательных веществ меняются по всему миру, что сказывается на структуре и функционировании растительных сообществ. Классическая теория жизненного цикла предполагает, что нарушения должны смещать сообщества от многолетних растений к однолетним, а обогащение питательными веществами может усилить этот сдвиг. Однако эти предсказания не были экспериментально протестированы в широких экологических градиентах. Здесь, используя глобальный согласованный эксперимент по травяным покрытиям, охватывающий 37 мест, мы проверили, как физические нарушения, удаление растительности и мелкая обработка почвы, а также удобрение изменяют баланс между однолетними и многолетними растениями, и ослабляет ли нарушение климатические пределы доминирования однолетников. Нарушение практически удвоило долю однолетних видов и более чем удвоило относительное покрытие однолетниками, в то время как удобрение оказало малое влияние и не взаимодействовало с нарушением. Сдвиг, вызванный нарушением, возник через контрастные пути: у злаков и бобовых он отразил утрату многолетнего покрова, тогда как у трав -- расширение покрова однолетников. В отсутствие нарушений доминирование однолетников ограничивалось системами с чрезвычайно жарким и сухим летом, но нарушение практически утроило масштаб климатического пространства, в котором однолетники доминировали. Быстро восстанавливаясь после нарушения, однолетники могут помочь поддерживать покров растений, но их расширение также свидетельствует о потере многолетнего покрова и долгосрочных экосистемных функциях, связанных с ним.

Основная цель экс-ситу сохранения — представить дикие генетические разнообразия в управляемых живых коллекциях. Для подверженной климатическим угрозам флоры тропических горных облачных лесов (ТГОЛ) северо-восточной Австралии была создана экс-ситу метоколлекция растений и семян в рамках проекта Tropical Mountain Plant Science (TroMPS). В этом исследовании мы использовали редуцированное секвенирование (DArTseq) диких, гербариумных и экс-ситу материалов наряду с информацией о происхождении десяти видов, чтобы преследовать две основные цели: охарактеризовать генетическую структуру на уровне ландшафта в пределах распространения видов и оценить, насколько хорошо собранные метоколлекции представляют собой это дикое разнообразие. Анализы показали последовательные паттерны генетической дифференциации среди популяций на вершинах гор у нескольких видов, что отражает изолирующее влияние низменных разрывов между высокогорными местообитаниями, причем степень дифференциации варьировала среди видов. Эти результаты предоставляют первую генетическую базу для флоры ТГОЛ Австралии и подчеркивают важность учета отдельных популяций на вершинах гор как различных единиц для управления сохранением. Кроме того, проект предоставил ценные познания о логистических проблемах координированного многоинституционального сбора, информируя стратегии проектирования метоколлекций более широко. Оценка метоколлекции выявила как сильные стороны, так и пробелы в представлении по видам, предоставляя базу доказательств для улучшения текущих запасов и организации будущего целенаправленного сбора для увеличения их долгосрочной ценности для сохранения.

Инженерия синтетических клеток, в которых метаболизм напрямую управляет экспрессией генов, является одной из величайших задач в синтетической биологии. Это взаимосвязь между метаболической активностью и синтезом белков считается важным шагом в эволюции первых клеточных жизненных форм. Этот основной процесс необходим для разработки минимальных, самообеспечивающихся клеток, как для биотехнологических приложений, так и в качестве моделей, объясняющих происхождение жизни. Здесь мы представляем программируемую платформу безклеточной системы, которая связывает метаболическую активность с трансляцией при заданных ограничениях ресурсов. Используя инженерную безклеточную трансляционную систему, зависящую от аминокислот, мы ввели настраиваемое метаболическое узкое место (истощение тирозина). Это позволило наложить контролируемое метаболическое ограничение на синтез белков. Чтобы облегчить это ограничение, мы затем включили фенилаланин-гидроксилазу (PAH) в качестве минимального модуля для синтеза тирозина. Синтез тирозина, управляемый PAH, установил систему, в которой экспрессия белка напрямую контролируется биосинтезом аминокислот. Эта связь была воспроизведена в липосомных компартментах, что привело к образованию трех различных популяций синтетических клеток. Популяция с активным метаболизмом обладала значительно более высокой производительностью в производстве белка. В целом, эта работа устанавливает экспериментально выполнимую платформу для исследования того, как примитивные клетки могли развить внутренние метаболические способности, и она представляет собой основополагающий шаг к созданию более автономных и саморегулирующихся синтетических клеток.

Продуктивность антител и качество гликозилирования в культурах CHO возникают из динамически меняющейся метаболической среды, однако модели часто работают в изоляции или на одном уровне. В данной работе мы представляем мультимасштабную механистическую модель, связывающую молекулярный, клеточный и процессный уровни, для предсказания того, как входные параметры формируют траектории биопроцессов. Основой модели является кинетическая модель на уровне одной клетки, которая связывает метаболические и гликозилирующие сети, управляющие выходом и критическими качественными характеристиками (CQA). Стохастическая модель одной клетки описывает зависящие от окружающей среды переходы между ростом, производством и упадком, учитывая гетерогенность популяции. Мы также вводим накопительное изменение скорости поглощения кислорода, интегрируя общее метаболическое изменение со временем, как компактный биомаркер для предсказания метаболических изменений. В отличие от подходов, основанных на среднем по популяции, модель передает метаболические состояния с разрешением на уровень клеток (включая pH Гольджи, регулируемое аммиаком, доступность нуклеотидных сахаров, марганцевые кофакторы и скорость синтеза) в процесс гликозилирования. Модель была оценена на культурах CHO-K1, производящих VRC01 IgG1 при целевом стрессе от аммиака, в условиях контроля и с использованием стратегии пирамидальной подачи с более строгим контролем. Она точно предсказывает траектории плотности клеток, метаболитов, продуктивности и гликозилирования, включая увеличение G0F и снижение галактилирования при стрессе от аммиака, и количественно оценивает, как метаболическая гетерогенность влияет на изменчивость продуктивности и CQA. Эта работа предоставляет единое основание для предсказательной биопроизводства и продвинутого управления процессами.

Соленость почвы ограничивает продуктивность пшеницы, нарушая водопоглощение, гомеостаз Na⁺/K⁺, фотосинтез, репродуктивное развитие и заполнение зерна. Хотя об устойчивости пшеницы к солености часто говорят в терминах отдельных черт, таких как исключение Na⁺, антиоксидантная защита, накопление осмолитов или сигнальная система абсцизовой кислоты, эти реакции функционируют как взаимосвязанные сигнальные сети. В этом обзоре адаптация пшеницы к солености пересматривается как процесс, управляемый взаимодействием, связывающий раннее восприятие корней с акклиматизацией всего растения и результатами, связанными с урожаем. На интерфейсе корень-почва соленость быстро снижает внешний водяной потенциал, изменяет мембранный потенциал, нарушает ионные потоки и вызывает ранние сигналы Ca²⁺, активных форм кислорода (ROS), pH, оксида азота, электрические сигналы и сигналы фосфорилирования. Сенсоры и декодеры Ca²⁺, включая CaM/CMLы, CDPKи и модули CBL-CIPK, связывают эти ранние сигналы с регуляцией ROS, активностью ионных транспортёров, каскадами киназ и транскрипционной перестройкой. ABA интегрирует осмотический стресс с закрытием устиц, гидравлической настройкой, накоплением совместимых солей и регуляцией использования воды, в то время как дополнительные гормональные и метаболические сигналы формируют архитектуру корней, сдерживание роста, старение, баланс источник-резервуар и защиту репродукции. Доказательства, специфичные для пшеницы, настоятельно подтверждают важность опосредованного извлечения Na⁺, регулирования ионов, подобного SOS, удержания K⁺, антиоксидантной способности, регулирования воды, связанного с ABA, осмотической корректировки и генотипически зависимых транскрипционных реакций. Тем не менее, несколько важных модельных сигнальных схем, включая точные сигнатуры Ca²⁺, динамику обратной связи Ca²⁺-ROS в реальном времени, сигналы устиц ABA-ROS-Ca²⁺, системные волны Ca²⁺/ROS и специфическое для солености редокс-гормональное управление заполнением зерна, остаются неполностью проверенными в пшенице. Разделяя механизмы, поддерживаемые пшеницей, и сохранённые модели растений, этот обзор идентифицирует ключевые сигнальные хабы и физиологические компромиссы, которые могут направить селекцию, редактирование генома, подготовку и агрономические стратегии для улучшения производительности пшеницы в условиях соли.