Разнообразие вирулентности и серологических профилей выявляют патогенную эволюцию внутри рода.

Флагеллин, структурный белок бактериальных жгутиков, активирует врожденный иммунный рецептор Toll-подобный рецептор 5 (TLR5). Однако способность различных флагеллинов связываться с TLR5 и активировать его варьирует в широких пределах, что предполагает, что состав репертуара флагеллинов у индивидуумов, определяемый как флагеллома, может влиять на взаимодействия хозяина и микробиома, а также на воспаление. В данной работе мы разработали FlaPro, вычислительный конвейер для количественной оценки и функциональной аннотации флагеллом человека. Функциональные категории в FlaPro основаны на модели машинного обучения, обученной на экспериментально охарактеризованных флагеллинах с определенными активностями связывания и стимуляции TLR5. Применение FlaPro к многоомиксной когорте с воспалительными заболеваниями кишечника (IBD) выявило значительное сокращение разнообразия флагелломы и уменьшенное соотношение тихих и стимулирующих флагеллинов при болезни Крона и язвенном колите. Эти изменения были последовательными в пределах геномного и транскрипционного уровней, что указывает на сдвиг в сторону более стимулирующих профилей флагелломы, ассоциированных с болезнью. Наши результаты предполагают, что специфические особенности флагелломы кишечника способствуют активации иммунитета, опосредованной TLR5, и могут служить функционально интерпретируемыми маркерами микробиома для будущих ассоциативных исследований микробиома в здоровье и болезни. Рабочий процесс, реализованный в Snakemake, имеется в открытом доступе по адресу https://github.com/leylabmpi/FlaPro.

В последние годы вирусы высокопатогенного птичьего гриппа подтипа H5 (HPAIV), особенно клада 2.3.4.4b, представляют собой глобальную угрозу для птицеводства, скота и общественного здоровья. Анализ вирусов подтипа H5 с 2000 по 2023 годы с использованием биоинформатики выявил прогрессивное увеличение мутации PA-X N193S, которая стала преобладающей как в авиатических, так и в млекопитающих изолятах клада 2.3.4.4b. С применением обратной генетики мы создали вирусы с PA-X 193N (rWT) и 193S (rWT-N193S). Мутация PA-X N193S значительно ингибировала активность вирусной полимеразы, одновременно усиливая shutoff хозяина. В то же время, rWT-N193S показал ослабленную репликацию в клетках птиц и млекопитающих, снижённую патогенность у мышей и подавление цитокиновых штормов. Однако он усиливал захват дендритными клетками (DCs), нарушая их созревание, активацию, секрецию цитокинов и пролиферацию CD4T-лимфоцитов. В экспериментах на носовой слизистой мышей мутация PA-X N193S снизила экспрессию CCL5, изменила набор DC и подавила сигналы IL-17/MAPK. Эти данные выявляют вирусный компромисс: мутация ослабляет эпителиальную репликацию и иммунопатологию, но усиливает захват DC и отключает функции слизистого иммунитета, что, вероятно, способствовало глобальному преобладанию мутации PA-X N193S в эпидемических вирусах подтипа H5.

В 2026 году произошла вспышка вируса Анд, который стал объектом исследования из-за своей высокой вирулентности. Геномная стабильность вируса предоставляет важную информацию о механизмах его патогенности и адаптации к новым условиям. Понимание этих процессов может помочь в разработке стратегий предотвращения и лечения заболеваний, вызванных данным вирусом.

Пневмония, полученная в сообществе (ППС), является одной из самых распространенных причин смерти среди детей. Получение образцов из нижних дыхательных путей у детей с ППС до сих пор представляет собой сложную задачу. В этом многопрофильном исследовании приняли участие 198 детей с ППС, которым показана фибробронхоскопия. Были собраны назофарингеальные аспираты и жидкость бронхоальвеолярного лаважа (ЖБАЛ) для целевой секвенирования следующего поколения (tNGS) и секвенирования 16S рибосомной РНК (рРНК) для сравнения патогенов и микробиоты. Сначала сравнивались разнообразия микробиоты между верхними и нижними дыхательными путями. Затем анализировалось разнообразие микробиоты нижних дыхательных путей среди различных групп патогенов и групп исхода. Высокая согласованность была наблюдена между первым патогеном, обнаруженным в верхних и нижних дыхательных путях у детей с ППС по tNGS. Индексы разнообразия были выше в верхних дыхательных путях, чем в нижних дыхательных путях у детей с ППС. Индексы богатства верхних дыхательных путей были выше в группе с постоянными ведущими патогенами между верхними и нижними дыхательными путями. Инфекция была связана с уменьшением разнообразия микробиоты нижних дыхательных путей по сравнению с группами бактерий и вирусов. Группа с кислородом показала более высокую распространенность, с наибольшей репрезентативной микробиотой в этой группе.

Эволюционировавшие последовательности могут быть использованы для вывода правил эволюции. Устно передаваемые народные мелодии - это эволюционные последовательности, сходство которых с белковыми последовательностями (одномерными, составленными из ограниченного алфавита) приглашает к применению методов биоинформатики для изучения культурной эволюции. Основное препятствие заключается в том, что мелодии кодируют ритм, что нарушает некоторые основные предположения стандартных алгоритмов выравнивания последовательностей. Мы разработали метод выравнивания, учитывающий ритм, и применили его к 40000 вариантов ирландских танцевальных мелодий, что позволило провести первую крупномасштабную автоматизированную мелодическую корреляцию. Четыре стандартных биоинформатических анализа — изменчивость, матрицы замен, позиционная консервация и ковариация — выявляют шаблоны, отличные от молекулярной эволюции, показывая силы, которые формируют каждую область: биохимические и биофизические ограничения для белков; память, двигательные и социальные привычки для мелодий. В совокупности результаты показывают, что биоинформатика предоставляет мощную основу — концептуальную, столь же многообразную, как и алгоритмическую — для изучения культурной эволюции. Хотя культурная передача музыки обсуждается на протяжении веков, здесь мы показываем, как её можно анализировать в больших масштабах.

Лактилирование лизина в белках (Kla) является недавно выявленной посттрансляционной модификацией (PTM), при которой лактильные группы переносятся на специфические остатки лизина в белках. Являясь важным промежуточным звеном между клеточным метаболизмом и эпигенетической регуляцией, Kla значительно увеличивает функциональное разнообразие протеома. Эта увлекательная модификация выходит за рамки гистонов и охватывает негистонови́е белки, сигнальные молекулы, ферменты и субстраты. В дополнение к энзиматическому L-лактилированию с использованием лактата в качестве донора лактили и с участием ферментов, включая передатчики (лактилилтрансферазы), считыватели (лактилирование-связывающие ферменты), аннулираторы (делактилязы) и синтазы лактила-коэнзима A (лактила-КоА), также было выявлено неэнзиматическое D-лактилирование, происходящее от субстрата гликозилазы II S-D-лактоилглутатиона (SLG). Появляющиеся доказательства подчеркивают молекулярное значение Kla, включая активацию транскрипции генов, стабильность белков, активность ферментов, взаимодействия белков, субклеточную транслокацию белков, взаимодействие с другими PTM, модификацию РНК, эпигенетическую нестабильность и фазовое разделение, что играет важную роль в управлении различными биологическими процессами. Функционально, Kla играет основополагающую роль в физиологии, такой как перепрограммирование соматических клеток, а также в эмбриональном, нервном и ухе́вом развитии, регулируя экспрессию генов, прогрессирование клеточного цикла и передачу сигналов. Напротив, дисрегулированное Kla оказывает значительное влияние на патогенез различных заболеваний, включая рак, невропсихиатрические расстройства, сердечно-сосудистые и офтальмологические заболевания, а также иммуно-воспалительную и метаболическую дисрегуляцию, путем модуляции иммунного гомеостаза, метаболической адаптации и эпигенетического перестроения. Этот обзор систематически разъясняет молекулярные регуляторные механизмы и биологическое значение Kla, а также всесторонне обобщает его участие как в физиологии, так и в патологии. Кроме того, мы подчеркиваем транслляционный потенциал Kla как диагностического или прогностического биомаркера и терапевтической мишени, предлагая новые идеи для будущих исследований и разработки инновационных терапевтических стратегий.