Новое исследование показало, как клетки ощущают и реагируют на невесомость в космосе. Эта информация может быть полезна для поддержания здоровья астронавтов в будущих космических миссиях.
Гравитационные условия в космосе, известные как микрогравитация, вызывают уникальный набор клеточных стрессовых реакций. В новой работе исследователи обнаружили, что модификатор белка SUMO играет ключевую роль в клеточной адаптации к моделируемой микрогравитации.
«Известно, что в условиях нормальной гравитации SUMO реагирует на стресс и играет решающую роль во многих клеточных процессах, включая восстановление повреждений ДНК, регуляцию цитоскелета, клеточное деление и обмен белков», — сказала руководитель исследовательской группы Рита Миллер, профессор биохимии. и молекулярная биология в Университете штата Оклахома в Стиллуотере. «Впервые было показано, что SUMO играет роль в реакции клетки на микрогравитацию».
Джереми Сабо, аспирант лаборатории Миллера, представит результаты на Discover BMB, ежегодном собрании Американского общества биохимии и молекулярной биологии, которое пройдет 25–28 марта в Сиэтле.
SUMO может взаимодействовать с белками через два типа химических связей: ковалентное присоединение к целевому лизину или нековалентное взаимодействие с партнером по связыванию. Исследователи изучили оба типа взаимодействий в дрожжевых клетках — модельном организме, обычно используемом для изучения клеточных процессов. Они проанализировали клетки, которые претерпели шесть клеточных делений либо в условиях нормальной земной гравитации, либо в условиях микрогравитации, смоделированных с использованием специализированного сосуда для культивирования клеток, разработанного НАСА.
Чтобы понять, на какие клеточные процессы повлиял стресс микрогравитации, они начали со сравнения уровней экспрессии белка в клетках, которые подвергались каждому гравитационному воздействию. Затем, чтобы выяснить, что вызывает эти белковые изменения, они более конкретно рассмотрели, какие из этих белков взаимодействуют с SUMO, используя масс-спектроскопию.
В клетках, находящихся в условиях микрогравитации, исследователи идентифицировали 37 белков, которые физически взаимодействовали с SUMO и демонстрировали уровни экспрессии, которые отличались от таковых в земных гравитационных клетках более чем на 50%. Среди этих 37 белков есть те, которые важны для восстановления повреждений ДНК, что примечательно, поскольку радиационное повреждение представляет собой серьезный риск в космосе. Другие белки участвовали в производстве энергии и белков, а также в поддержании формы клеток, делении клеток и перемещении белков внутри клеток.
«Поскольку SUMO может модифицировать несколько факторов транскрипции, наша работа может также привести к лучшему пониманию того, как он контролирует различные сигнальные каскады в ответ на симулированную микрогравитацию», — сказал Миллер.
Затем исследователи хотят определить, вредно ли отсутствие модификации SUMO для определенных белков для клетки, когда она подвергается моделируемой микрогравитации.
