Ce studiem
Celele răspund la schimbările din mediul lor printr-o varietate de mecanisme diferite. Un exemplu de astfel de mecanism este declanșarea unui răspuns la stres, care necesită adesea modificarea expresiei unor gene specifice. Genele pot fi activate și/sau dezactivate de molecule celulare cunoscute sub numele de factori de transcripție, care se leagă de regiuni specifice din ADN-ul celulei și inițiază transcrierea secvenței de ADN în ARN. În mod alternativ, celulele pot răspunde la stimulii de mediu prin creșterea sau scăderea tipurilor și cantităților de proteine pe care le produc sau prin creșterea sau scăderea ratelor lor metabolice. Astfel de răspunsuri celulare nu se produc, de obicei, în mod izolat, ci sunt adesea influențate de răspunsurile celulelor învecinate, fie că este vorba de microbi crescuți într-o cultură, fie de celule vegetale din vârful unei rădăcini. Acest lucru face ca înțelegerea modului în care celulele comunică între ele într-o cultură sau într-un țesut complex să fie un aspect important al studiilor de biologie celulară și moleculară.
De mai bine de 40 de ani, au fost efectuate investigații pentru a înțelege modul în care celulele și sistemele celulare răspund la mediul de zbor în spațiu. Majoritatea acestor studii timpurii s-au concentrat pe caracterizarea modificărilor funcționale și morfologice care au avut loc la nivel celular în organismele multicelulare. Cu toate acestea, dezvoltarea instrumentelor moderne de biologie moleculară a permis o mai bună înțelegere a mecanismelor moleculare care stau la baza acestora, adică a modului în care celulele își transmit semnale între ele în prezența microgravitației și a modului în care modificările celulare contribuie la adaptarea la mediul de zbor spațial. Prin urmare, combinarea studiilor de biologie celulară și moleculară a oferit o multitudine de informații cu privire la efectele biologice ale zborului spațial, care se referă la biologia microbiană, vegetală și animală.
Mai jos sunt câteva exemple de cercetări în domeniul biologiei moleculare și celulare cu care Space Biology lucrează sau de care este interesată:
Biologie moleculară: Understanding the Big Picture Requires Focusing on the Small
Schimbările în numărul, tipurile și chiar structurile moleculelor prezente în celule pot afecta profund modul în care un organism, ca întreg, răspunde la stimuli externi, inclusiv expunerea la zborurile spațiale. Prin urmare, Space Biology finanțează și desfășoară cercetări care identifică și caracterizează aceste modificări moleculare. Aceasta include studii concepute pentru a determina modul în care zborul spațial modifică expresia genelor la nivelul ARN, al proteinelor și al producției de metaboliți în diferite tipuri de celule și țesuturi, precum și modul în care aceste modificări au un impact asupra sănătății generale a organismului. Aceasta include, de asemenea, investigații care caracterizează modul în care funcția, structura, deteriorarea și repararea ADN-ului sunt afectate de zborul spațial și dacă expunerea la zborul spațial conduce la modificări permanente ale ADN-ului care pot fi transmise la următoarea generație de organisme.
Semnalizare celulară: Are zborul spațial un impact asupra comunicării celulare?
Biologia spațială finanțează cercetări care studiază celulele atât în culturi 2-D cât și 3-D pentru a caracteriza interacțiunile acestora, inclusiv contactul dintre celule, căile de semnalizare intercelulară și traficul celular. Constatările rezultate din aceste investigații conduc la studii ale țesuturilor întregi și ale organelor, urmate de interacțiuni de la țesut la țesut și de la organ la organ. Ceea ce se descoperă prin aceste cercetări are potențialul de a ne ajuta să construim o imagine a stării biologice a întregului organism și conduce la înțelegerea impactului mediului spațial, deoarece acesta afectează răspunsul fiziologic, aclimatizarea și disfuncția.
Diferențiere și funcționare celulară
Cu unele excepții, toate celulele dintr-un organism complex au același ADN. Aceasta înseamnă că o celulă osoasă din cadrul unui animal conține același plan genetic ca și una dintre celulele pielii sau neuronii (celule nervoase). Activarea și dezactivarea atent reglată a unor gene specifice din aceste celule în timpul dezvoltării asigură faptul că o celulă de piele funcționează corect ca o celulă de piele și nu ca o celulă osoasă, o celulă musculară sau orice alt tip de celulă. Prin urmare, deși toate tipurile de celule dintr-un organism complex conțin aceleași gene, aceste celule diferă în ceea ce privește genele pe care le exprimă și momentul exprimării lor. Prin urmare, Space Biology sprijină cercetările care răspund la întrebările legate de modul în care mediul spațial afectează funcția și diferențierea celulelor stem, precum și modul în care aceste modificări afectează funcția normală a țesuturilor, regenerarea și dezvoltarea.
GeneLab: Date omice disponibile pentru toți
Experimentele pe care le desfășurăm generează cantități enorme de date omice care descriu modificările celulare și moleculare induse de zborurile spațiale. Acestea vor fi arhivate în baza de date GeneLab pentru o știință deschisă, accesibilă comunităților științifice generale, comerciale și publice.
Sistemul de date GeneLab este depozitul de date cu acces deschis, cu posibilitate de căutare on-line al NASA pentru rezultatele experimentelor de biologie spațială. Datele colectate în sistemul de date GeneLab traversează mai multe discipline științifice biologice/biomedicale și domenii de accent de cercetare pentru a aborda ipoteze de biologie fundamentală și pentru a permite o biologie translațională relevantă pentru aplicații comerciale biotehnologice și farmaceutice. Linkul de pe site-ul GeneLab către depozitul de date permite accesul la toate datele colectate în funcție de specii și de misiunile de zbor spațial, precum și la un proces de transmitere a seturilor de date către depozit. Depozitul de date GeneLab include, de asemenea, metadate importante legate de experimentele din zborurile spațiale și de la sol, ceea ce este de o importanță critică pentru cercetători dacă vor să interpreteze și să analizeze cu acuratețe aceste date pentru propriile investigații specifice.
.