Na era da exploração espacial, o ambiente microgravitacional teve um impacto profundo no sistema de percepção mecânica das células. Quando a aceleração gravitacional cai para um milionésimo da superfície da Terra, os receptores de integrana na membrana celular percebem primeiro a ausência de estímulo mecânico, um sinal primário que é transmitido para dentro da célula através do complexo de placas adesivas. O estudo descobriu que as fibras de estresse no esqueleto celular se despolim significativamente dentro de 24 horas, mudando a direção da disposição das fibras de actina de uma estrutura reticular regular para um estado desordenado.

A cascade de vias de sinalização mecânicamente sensíveis se desenrola assim: a diminuição da atividade da quinase ROCK resulta em níveis reduzidos de fosforilação da cadeia leve da mioglobina, o que diminui a força de contração celular; Ao mesmo tempo, a atividade do eixo de sinalização FAK-Src foi inibida, reduzindo a eficiência da formação de placas adesivas em mais de 40%. Mais notavelmente, a localização nuclear do componente central de transdução mecânica YAP / TAZ foi significativamente reduzida, resultando em uma diminuição de cerca de 60% na expressão de genes relacionados à proliferação mediada pelo fator de transcrição TEAD.

A nível da rede de sinalização metabólica, a ativação anormal da via AMPK leva as células a mudar da fosforilação oxidativa para o fornecimento de energia da glicólise. A análise morfológica da mitocôndria mostrou uma redução de 30% na densidade estrutural do rabbino, acompanhada de uma redução na produção de ATP. Essa crise de energia intensificou ainda mais a inibição da via ERK / MAPK, aumentando a proporção de bloqueio do ciclo celular na fase G1 em 1,8 vezes.

A regulação epigenética também está envolvida neste processo: o aumento da atividade da histina desacetilase HDAC3 resulta em níveis reduzidos de modificação de acetilação da histina H3K27 em subregiões iniciadoras de genes mecânicamente sensíveis. A sequência do transcritoma unicelular revelou alterações significativas no espectro de expressão de 378 genes envolvidos na reconstrução do esqueleto celular, com destaque para a perturbação da rede reguladora da Rho GTPase.

Essas descobertas não apenas revelam o papel fundamental da gravidade nas redes de sinalização celular, mas também fornecem um plano molecular para o desenvolvimento de estratégias de intervenção direcionadas contra os efeitos fisiológicos do ambiente espacial. Espera-se que a futura pesquisa de biorreatores que simulam os efeitos da microgravidade abra novos caminhos de aplicação nas áreas de engenharia de tecidos e medicina regenerativa.