Η έκθεση στη μικροβαρύτητα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό προκαλεί την παραγωγή λιγότερων πρωτεϊνών από τα μιτοχόνδρια στα ανθρώπινα κύτταρα και στα σκουλήκια, σύμφωνα με ερευνητές.
Η εργασία εντόπισε επίσης μια προηγουμένως άγνωστη μοριακή οδό που μεταφράζει τις επιδράσεις της βαρύτητας στα μιτοχόνδρια μέσω της μηχανικής δράσης της κυτταρικής προσκόλλησης — και η οποία θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί η πρωτεϊνική δραστηριότητα μειώνεται όταν εξαλείφονται αυτές οι επιδράσεις. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Nature Communications στις 30 Ιουνίου 1 .
Τα ευρήματα «μπορεί να έχουν επιπτώσεις για τους ταξιδιώτες του διαστήματος», λέει ο Thomas Corydon, διαστημικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο Aarhus στη Δανία. «Αυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να κατανοήσουμε πώς θα πρέπει να προετοιμάσουμε καλύτερα τους αστροναύτες που πηγαίνουν στο διάστημα».
Προηγούμενες μελέτες σε κύτταρα και ποντίκια που πετούσαν στο διάστημα, καθώς και σε δείγματα από αστροναύτες, έχουν υποδείξει ότι οι διαστημικές πτήσεις οδηγούν σε βλάβη στα μιτοχόνδρια 2. «Είδαμε τη γενική εικόνα του πώς συνέβαινε η μιτοχονδριακή δυσλειτουργία», λέει ο Afshin Beheshti, ερευνητής διαστημικής βιοϊατρικής στο Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ στην Πενσυλβάνια, ο οποίος συμμετείχε στην προηγούμενη εργασία. Ωστόσο, οι μοριακοί μηχανισμοί μέσω των οποίων η βαρύτητα επηρεάζει τη μιτοχονδριακή βιολογία δεν είναι επαρκώς κατανοητοί, προσθέτει. Προηγούμενη έρευνα διαπίστωσε επίσης ότι η μειωμένη βαρύτητα είχε αντίκτυπο στη μεταγραφή του DNA σε αγγελιοφόρο RNA 3 .
Τα κύτταρα ανταλλάσσουν τα μιτοχόνδριά τους. Τι σημαίνει αυτό για την υγεία μας;
Αλλά για την πιο πρόσφατη μελέτη, ο Shintaro Iwasaki, μοριακός βιολόγος στο εθνικό επιστημονικό ερευνητικό ινστιτούτο RIKEN της Ιαπωνίας στο Wako, και οι συνάδελφοί του ήθελαν αντ’ αυτού να εξετάσουν τις επιπτώσεις στη μετάφραση, όπου μοριακές μηχανές που ονομάζονται ριβοσώματα χρησιμοποιούν mRNA για τη σύνθεση πρωτεϊνών.
Με τη βοήθεια αστροναυτών του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού, η ομάδα καλλιέργησε ανθρώπινα κύτταρα σε μια εργαστηριακή μονάδα στον σταθμό για 24 ή 48 ώρες και στη συνέχεια τα κατέψυξε. Δείγματα κυττάρων ελέγχου φυλάχθηκαν σε φυγόκεντρο που προσομοίωνε την τυπική βαρύτητα της Γης κατά την καλλιέργειά τους.
Αφού όλα τα δείγματα επιστράφηκαν στη Γη, η ανάλυσή τους αποκάλυψε ότι τα κύτταρα που είχαν εκτεθεί σε μικροβαρύτητα για 24 ώρες είχαν λιγότερα μιτοχονδριακά mRNA από ό,τι τα κύτταρα ελέγχου και ότι τα μιτοχονδριακά ριβοσώματά τους παρήγαγαν λιγότερες πρωτεΐνες.
Οι ερευνητές βρήκαν παρόμοια, αν και λιγότερο έντονα, αποτελέσματα σε προνύμφες σκωλήκων Caenorhabditis elegans που καλλιεργήθηκαν σε μικροβαρύτητα στον διαστημικό σταθμό για τέσσερις ημέρες, σε σύγκριση με σκώληκες που διατηρήθηκαν σε φυγόκεντρο.
Σε περαιτέρω πειράματα σε εργαστήρια που πραγματοποιήθηκαν στη Γη, ο Iwasaki και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν έναν κλινοστάτη, ένα εργαλείο που περιστρέφει τα κύτταρα για να μιμηθεί τη μειωμένη βαρύτητα. Μετά από 24 ώρες στον κλινοστάτη, τα μιτοχόνδρια στα ανθρώπινα κύτταρα έδειξαν μειωμένη παραγωγή 13 πρωτεϊνών. Η διατήρηση της περιστροφής των κυττάρων για έως και 48 ώρες και 72 ώρες μείωσε περαιτέρω τη σύνθεση μιτοχονδριακών πρωτεϊνών.
«Είναι γνωστό ότι η μικροβαρύτητα μειώνει ή μεταβάλλει την γονιδιακή έκφραση», λέει ο Corydon. Αυτή η ανάλυση παρέχει στοιχεία για το πώς επηρεάζει τα κύτταρα «άμεσα στο επίπεδο της πρωτεΐνης», προσθέτει.
