O que Estudamos
Células respondem às mudanças no seu ambiente através de uma variedade de mecanismos diferentes. Um exemplo de tal mecanismo é o desencadeamento de uma resposta de estresse que muitas vezes requer a mudança da expressão de genes específicos. Os genes podem ser ativados e/ou desativados por moléculas celulares conhecidas como fatores de transcrição, que se ligam a regiões específicas do DNA da célula e iniciam a transcrição da seqüência do DNA em RNA. Alternativamente, as células podem responder a estímulos ambientais aumentando ou diminuindo os tipos e quantidades de proteínas que produzem, ou aumentando ou diminuindo suas taxas metabólicas. Tais respostas celulares geralmente não acontecem isoladamente, mas são frequentemente influenciadas pelas respostas das células vizinhas, sejam elas micróbios cultivados em uma cultura, ou células vegetais em uma ponta da raiz. Isto torna a compreensão de como as células se comunicam entre si dentro de uma cultura ou em um tecido complexo um aspecto importante dos estudos de biologia celular e molecular.
Por mais de 40 anos, investigações têm sido conduzidas para entender como as células e sistemas celulares respondem ao ambiente do vôo espacial. A maioria destes estudos iniciais concentrou-se na caracterização das mudanças funcionais e morfológicas que ocorreram a nível celular em organismos multicelulares. O desenvolvimento de ferramentas modernas de biologia molecular, entretanto, permitiu uma maior compreensão dos mecanismos moleculares subjacentes, ou seja, como as células sinalizam umas às outras na presença de microgravidade, e como as mudanças celulares ajudam na adaptação ao ambiente do vôo espacial. A combinação de estudos de biologia celular e molecular, portanto, tem fornecido uma riqueza de informações sobre os efeitos biológicos do vôo espacial que atravessa a biologia microbiana, vegetal e animal.
Below são alguns exemplos de pesquisa em Biologia Molecular e Biologia Celular A Biologia Espacial está trabalhando com ou interessada em:
Biologia Molecular: Compreender o Grande Quadro Requer Foco no Pequeno
Alterações nos números, tipos e mesmo estruturas das moléculas presentes dentro das células pode afetar profundamente como um organismo, como um todo, responde a estímulos externos, incluindo a exposição ao vôo espacial. A Biologia Espacial, portanto, financia e conduz pesquisas que identificam e caracterizam essas mudanças moleculares. Isto inclui estudos projetados para determinar como o vôo espacial altera a expressão gênica nos níveis de RNA, proteínas e produção de metabólitos em diferentes tipos celulares e tecidos, e como essas mudanças impactam a saúde geral do organismo. Isto também inclui investigações que caracterizam como o DNA funciona, estrutura, dano e reparo são impactados pelo vôo espacial, e se a exposição ao vôo espacial leva a mudanças permanentes no DNA que podem ser transmitidas para a próxima geração de organismos.
Cell Signaling: O vôo espacial afeta a comunicação celular?
Biologia Espacial financia pesquisas que estudam células em culturas 2-D e 3-D para caracterizar suas interações, incluindo contato entre células, vias de sinalização intercelular e tráfico celular. Os resultados destas investigações levam a estudos de tecidos inteiros e órgãos seguidos por interações tecido a tecido e órgão a órgão. O que é descoberto através desta pesquisa tem o potencial de nos ajudar a construir uma imagem do estado biológico do organismo inteiro e leva a compreender o impacto do ambiente espacial, pois afeta a resposta fisiológica, a aclimatação e disfunção.
Diferenciação Celular e Função
Com algumas exceções, todas as células de um organismo complexo têm o mesmo DNA. Isso significa que uma célula óssea dentro de um animal contém o mesmo esquema genético que uma de suas células da pele ou neurônios (células nervosas). A ativação e desativação cuidadosa de genes específicos nessas células durante o desenvolvimento garante que uma célula cutânea funcione corretamente como uma célula cutânea, e não como uma célula óssea, uma célula muscular ou qualquer outro tipo de célula. Portanto, enquanto todos os tipos de células de um organismo complexo contêm os mesmos genes, estas células diferem nos genes que exprimem e no momento da sua expressão. Portanto, a Biologia Espacial suporta pesquisas que respondem às questões de como o ambiente espacial afeta o funcionamento e diferenciação das células-tronco, bem como como essas mudanças afetam o funcionamento normal dos tecidos, a regeneração e o desenvolvimento.
GeneLab: Dados ômicos disponíveis para todos
Os experimentos que conduzimos geram enormes quantidades de dados ômicos descrevendo as mudanças celulares e moleculares induzidas pelo vôo espacial. Estes serão arquivados no banco de dados do GeneLab para ciência aberta, acessível pela comunidade científica geral, comercial e pública.
O Sistema de Dados GeneLab é o repositório de dados de acesso aberto da NASA, pesquisável on-line para resultados de experimentos de Biologia Espacial. Os dados coletados no sistema de dados do GeneLab atravessam múltiplas disciplinas e áreas da ciência biológica/biomédica para abordar hipóteses biológicas fundamentais e para permitir a biologia translacional relevante para a biotecnologia comercial e aplicações farmacêuticas. O link do website do GeneLab para o repositório de dados permite o acesso a todos os dados coletados por espécie e missões de vôo espacial, bem como um processo de envio de conjuntos de dados para o repositório. O repositório de dados do GeneLab também inclui metadados importantes relacionados com os voos espaciais e experiências terrestres, o que é de importância crítica para os investigadores, caso pretendam interpretar e analisar com precisão estes dados para as suas próprias investigações específicas.