NASA Science Mission Directorate

Co studujeme

Buňky reagují na změny ve svém prostředí různými mechanismy. Příkladem takového mechanismu je spuštění stresové reakce, která často vyžaduje změnu exprese specifických genů. Geny mohou být aktivovány a/nebo deaktivovány buněčnými molekulami známými jako transkripční faktory, které se vážou na specifické oblasti DNA buňky a iniciují přepis sekvence DNA do RNA. Buňky mohou také reagovat na podněty z prostředí zvýšením nebo snížením typů a množství bílkovin, které produkují, nebo zvýšením či snížením rychlosti metabolismu. Takové buněčné reakce obvykle neprobíhají izolovaně, ale jsou často ovlivněny reakcemi sousedních buněk, ať už jde o mikroby pěstované v kultuře, nebo o buňky rostlin v kořenové špičce. Proto je pochopení toho, jak spolu buňky komunikují v rámci kultury nebo v komplexní tkáni, důležitým aspektem studia buněk a molekulární biologie.

Více než 40 let probíhají výzkumy, jejichž cílem je pochopit, jak buňky a buněčné systémy reagují na prostředí kosmického letu. Většina těchto prvních studií se soustředila na charakterizaci funkčních a morfologických změn, k nimž dochází na buněčné úrovni u mnohobuněčných organismů. Vývoj moderních nástrojů molekulární biologie však umožnil lépe pochopit základní mechanismy molekul, tj. jak si buňky v přítomnosti mikrogravitace vzájemně signalizují a jak buněčné změny napomáhají adaptaci na prostředí kosmického letu. Kombinace studií buněčné a molekulární biologie proto poskytla množství informací týkajících se biologických účinků kosmického letu, které zasahují do mikrobiální, rostlinné i živočišné biologie.

Níže uvádíme několik příkladů výzkumu v oblasti molekulární a buněčné biologie, na kterém kosmická biologie spolupracuje nebo o který má zájem:

Molekulární biologie:

Změny v počtu, typech a dokonce i ve struktuře molekul přítomných v buňkách mohou zásadně ovlivnit to, jak organismus jako celek reaguje na vnější podněty, včetně vystavení kosmickému letu. Vesmírná biologie proto financuje a provádí výzkum, který tyto molekulární změny identifikuje a charakterizuje. To zahrnuje studie, jejichž cílem je zjistit, jak kosmický let mění genovou expresi na úrovni RNA, proteinů a produkce metabolitů v různých typech buněk a tkání a jak tyto změny ovlivňují celkový zdravotní stav organismu. Patří sem také výzkumy, které charakterizují, jak jsou funkce, struktura, poškození a opravy DNA ovlivněny kosmickým letem a zda vystavení kosmickému letu vede k trvalým změnám v DNA, které mohou být předány další generaci organismů.

Buněčná signalizace:

Kosmická biologie financuje výzkum, který studuje buňky v 2-D i 3-D kulturách s cílem charakterizovat jejich interakce, včetně kontaktu mezi buňkami, mezibuněčných signálních drah a buněčného pohybu. Výsledky těchto výzkumů vedou ke studiím celých tkání a orgánů, po nichž následují interakce mezi tkáněmi a mezi orgány. To, co se díky tomuto výzkumu zjistí, má potenciál pomoci nám vytvořit obraz biologického stavu celého organismu a vede k pochopení vlivu vesmírného prostředí na fyziologickou odezvu, aklimatizaci a dysfunkci.

Buněčná diferenciace a funkce

Všechny buňky složitého organismu mají až na výjimky stejnou DNA. To znamená, že kostní buňka v rámci zvířete obsahuje stejný genetický plán jako jedna z jeho kožních buněk nebo neuronů (nervových buněk). Pečlivě regulované zapínání a vypínání specifických genů v těchto buňkách během vývoje zajišťuje, že kožní buňka funguje správně jako kožní buňka, a ne jako kostní, svalová nebo jiný typ buňky. Ačkoli tedy všechny typy buněk ve složitém organismu obsahují stejné geny, tyto buňky se liší geny, které exprimují, a načasováním jejich exprese. Vesmírná biologie proto podporuje výzkum, který odpovídá na otázky, jak vesmírné prostředí ovlivňuje funkci a diferenciaci kmenových buněk a jak tyto změny ovlivňují normální funkci tkání, regeneraci a vývoj.

GeneLab:

Prováděné experimenty generují obrovské množství omických dat popisujících buněčné a molekulární změny vyvolané kosmickým letem. Ta budou archivována v databázi GeneLab pro otevřenou vědu, která bude přístupná široké vědecké, komerční i veřejné komunitě.

Datový systém GeneLab je on-line prohledávatelné úložiště NASA s otevřeným přístupem k výsledkům experimentů kosmické biologie. Data shromážděná v datovém systému GeneLab zasahují do mnoha biologických/biomedicínských vědních oborů a oblastí výzkumných důrazů s cílem řešit základní biologické hypotézy a umožnit translační biologii relevantní pro komerční biotechnologické a farmaceutické aplikace. Odkaz na webové stránky GeneLab na datové úložiště umožňuje přístup ke všem shromážděným datům podle druhů a vesmírných letových misí, stejně jako postup pro zasílání datových souborů do úložiště. Úložiště dat GeneLab obsahuje také důležitá metadata týkající se experimentů při kosmických letech a pozemních experimentů, což má pro výzkumné pracovníky zásadní význam, pokud chtějí tato data přesně interpretovat a analyzovat pro svá vlastní specifická zkoumání.

.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.