Удаление экзона 2, ассоциированного с БАС, приводит к летальности у гомозиготных мышей, но не у гетерозиготных.

Является основным зоонозным патогеном, вызывающим у людей фульминантный менингит и синдром, подобный стрептококковому токсическому шоку (STSLS). Последний обусловлен дисрегулированными воспалительными реакциями и взрывными цитокиновыми штормами. Остается неясным, действует ли PANoptosis как согласованная защитная реакция хозяина или же служит вредным фактором, провоцирующим цитокиновый шторм во время бактериальной инфекции. В данном исследовании мы выявляем аутофагию как верховного организатора PANoptosis во время зоонозной инфекции, переопределяя STSLS как болезнь, управляемую интегрированной программой клеточной смерти PANoptosis, а не параллельной активацией отдельных путей смерти. Механистически инфекция активирует метаболический путь iNOS/NO-Bcl-2-ауттофагия, который, в свою очередь, устанавливает PANoptosis в качестве доминирующего драйвера цитокинового шторма и повреждения хозяина. Нокаут iNOS, осуществленный с помощью CRISPR/Cas9 in vitro, вместе с ингибированием iNOS/NO с использованием селективного ингибитора 1400 W, заметно подавляет индуцированную аутофагией PANoptosis, ослабляет цитокиновые штормы и защищает мышей от летального STSLS, тем самым устанавливая PANoptosis как центральный драйвер повреждения хозяина в патологии STSLS. В этом исследовании мы раскрываем аутофагию как ранее нераспознанный верховный регулятор PANoptosis и выделяем путь iNOS/NO-ауттофагия как ключевую точку для PANoptosis и разумную мишень для терапии, направленной на хозяина, в случае STSLS.

Гемоглобин (Hb) Бартс гидропс плода представляет собой серьёзную проблему общественного здравоохранения в Юго-Восточной Азии, особенно в Таиланде. Текущие стратегии скрининга нацелены на две самые распространённые делеции α-талассемии (-- и --). В данном исследовании мы разработали однотрубную мультиплексную реальную ПЦР для одновременного обнаружения четырёх клинически значимых делеции α-талассемии (--, --, -- и --). Метод был валиден с использованием 538 клинических образцов с разнообразными генотипами талассемии и сравнён с традиционной gap-PCR в качестве эталонного метода. Оценивались аналитические параметры, включая чувствительность, специфичность и предельное значение (LOD). Кроме того, клиническая полезность была оценена в 22 случаях пренатальной диагностики с риском Hb Бартса гидропса плода. В исследуемой когорте была продемонстрирована значительная генетическая гетерогенность, состоящая из 43 различных генотипов. Разработанный метод достиг 100% чувствительности и специфичности для всех целевых делеции, с полной согласованностью с результатами gap-PCR. Не было выявлено перекрестной реактивности с α-талассемией. Метод продемонстрировал высокую аналитическую чувствительность с LOD 9.76 × 10 нг на реакцию. В пренатальной диагностике все 22 фетальных генотипа были точно определены, включая пять случаев гомозиготной -- и один редкий составной гетерозиготный --/-- плод. Это исследование представляет собой быстрый, точный и экономически эффективный мультиплексный метод реальной ПЦР, способный обнаруживать как распространенные, так и редкие делеции α-талассемии в одной реакции. Метод демонстрирует высокий потенциал для внедрения в рутинные клинические лаборатории и массовый скрининг населения, что способствует улучшению превентивных мер и контролю тяжёлых синдромов талассемии в регионах с высокой предрасположенностью.

Адаптивные ответы на изменение климата в естественных условиях могут включать эволюцию как средних значений признаков, так и их пластичности, однако эмпирические данные, связывающие быструю эволюцию с последствиями для фитнеса, остаются скудными. Мы провели эксперимент по воскрешению, чтобы проверить, произошла ли современная эволюция у средиземноморского гипсофильного куста Lepidium subulatum. Мы сравнили предковые (1964) и потомственные (2018) поколения одной и той же популяции в общем саду с различными поливными режимами, контролируя эффекты хранения семян и подтверждая схожие уровни нейтральной генетической вариации между поколениями. Растения продемонстрировали адаптивную пластичность к засухе в нескольких признаках листьев, что привело к смешанной стратегии использования ресурсов, комбинирующей аквизицию (больший SLA) и консервативные ответы на засуху (меньший LA, больший LDMC). Эволюционные изменения средних значений признаков между поколениями отражали направление пластичных ответов, поддерживая их адаптивную ценность в условиях нарастающей засухи. Паттерны пластичности также эволюционировали, и потомственные генотипы проявляли более аквизиционные фенотипы в благоприятных условиях, но более консервативные в условиях засухи. Эти согласованные эволюционные изменения сопровождались возросшим оппортунизмом: потомки демонстрировали более высокую репродуктивную продуктивность в условиях хорошего полива, сохраняя сопоставимый фитнес в условиях засухи. Таким образом, наши результаты показывают быструю эволюцию как средних значений признаков, так и их пластичности, что приводит к стратегии фитнеса jack-and-master. Это исследование предоставляет прямые доказательства того, что специализированные средиземноморские популяции растений могут быстро эволюционировать в ответ на изменения климата.

TMEM16A является анионным каналом, активируемым Ca2+, который обеспечивает прямую электрическую обратную связь с плазматической мембраной в ответ на внутренний Ca2+. Его проводящее состояние остается неясным, что порождает вопросы о открытии, проницаемости для Cl- и модуляции со стороны Ca2+, деполяризации и липидов. Чтобы исследовать открытое состояние, мы провели молекулярно-динамические симуляции TMEM16A, связанного с предполагаемым блокатором открытого состояния 1PBC. После удаления ингибитора предполагаемая спираль, образующая пору TM4, развила изломы в двух местах: верхнем, который открывает пору для проницаемости Cl-, и более глубоком, вызывающем сужение. Сохранившаяся гидрофобная сеть между TM3 и TM4 присутствовала в большинстве открытых структур, но разъединилась во время экстремального расширения, что позволило липидам временно блокировать пору. Записи с использованием метода патч-кламп показывают, что целостная сеть способствует активации. Дополнительные симуляции выявили более 60 событий проницаемости для Cl- и одноканальную проводимость, совпадающую с экспериментом. Дополнительное электростатическое и кинетическое моделирование показало, что переход TMEM16A от выхода rectification к омической проводимости с увеличением Ca2+ обусловлен слабой зависимостью напряжения от связывания ионов Ca2+, которые действуют кооперативно, чтобы открыть пору.

Понимание механистической функции гена является критически важной отправной точкой для биологии. Однако, для значительной части человеческого протеома эти знания разбросаны по тысячам первичных публикаций или остаются плохо установленными, в то время как кураторские базы данных, на которые полагаются биологи, могут отставать на годы от свежей литературы. Большие языковые модели теперь могут читать и синтезировать эту литературу по запросу, но делать это достоверно для многих генов — это дорогостоящая, неповторяемая сессия извлечения, которая не масштабируется среди пользователей. Здесь мы представляем Аффинаж, конвейер LLM, который выполняет это извлечение и механистическое рассуждение один раз для каждого гена — только на основе первичной литературы — и хранит результат в виде структурированной аннотации, которую можно повторно использовать. Программа чтения, разработанная биологами, извлекает только прямые экспериментальные доказательства, а синтетический этап рассуждает только на основе этих находок. Применяя анализ по всему геному, Аффинаж аннотирует 19 293 человеческих белок-кодирующих генов. Этот анализ предоставляет механизмы для тысяч генов, чей функционал в UniProt пуст или неполный, превосходя кураторские справочные материалы по 99.1% генов в прямом сравнении, оцененным независимо судьями LLM разных семейств. Аффинаж также определяет 10% протеома, которые остаются механистически не охарактеризованными, и будет служить постоянно обновляемым, основанным на литературе перепиской функций генов. Все записи доступны открыто по адресу https://affinage.wi.mit.edu. Более широко, Аффинаж служит примером того, как эксперты в области могут закодировать свои знания в масштабируемые конвейеры LLM, чтобы улучшить публично доступные данные, которые направляют биологические гипотезы и эксперименты.

3D-фенотипирование растений известно сложностью процедур и низкой производительностью из-за обширной многовидовой съемки, хрупкой цепочки 3D-реконструкции и дополнительных затрат на извлечение фенотипической информации из восстановленной геометрии. Эти ограничения усиливаются при низкозатратном сборе данных, когда видео со смартфонов или малонагруженные многовидовые изображения обеспечивают ограниченное перекрытие видов и самозатемнение. В этой работе мы показываем, что традиционную схему 3D-фенотипирования растений можно упростить и значительно ускорить с помощью 3D-фундаментальных моделей (3DFMs), и в частности, представляем одну из первых схем 3D-фенотипирования кросс-культур, основанную на 3DFMs. Эта схема заменяет разреженную инициализацию в стиле COLMAP на основанное на 3DFM геометрическое восстановление с прямой связью, сочетает 3D Gaussian Splatting с ограничениями по геометрии для плотной реконструкции, позволяет реконструировать из нескольких видов через итеративный синтез и уточнение видов и преобразует восстановленную геометрию в измеримые органы через семантический перенос из 2D в 3D, восстановление метрического масштаба и разделение экземпляров органов. Мы также создаем набор данных для кросс-культур с приобретением изображений на основе смартфонов, разнообразными морфологиями растений и ручными аннотациями для сегментации и фенотипической оценки. Эксперименты на 26 последовательностях растений показывают, что 3D-фундаментальные модели сокращают среднее время реконструкции с 6,52 минут до 1,58 секунд, сохраняя при этом высокое качество реконструкции и точность фенотипирования. Эти результаты предполагают новый технический путь для высокопроизводительного 3D-фенотипирования растений, начиная с недорогого получения изображений и заканчивая быстрой реконструкцией, восприятием, восстановлением масштаба и фенотипическим измерением.