В эпоху исследования космоса микрогравитационная среда оказала глубокое влияние на механические системы восприятия клеток. Когда гравитационное ускорение падает до одной миллионной части поверхности Земли, синтетические рецепторы на клеточной мембране сначала ощущают отсутствие механической стимуляции, первичный сигнал, который передается в клетку через комплекс липких пятен. Исследование показало, что стрессовые волокна в клеточном скелете проявляют заметную диссоциацию в течение 24 часов, а направление расположения волокон миозина переходит от обычной сетчатой структуры к неупорядоченному состоянию.

Таким образом, разворачивается каскадная реакция механически чувствительного сигнального канала: снижение активности ROCK - киназы приводит к снижению уровня фосфатирования легких цепочек миоглобина, что снижает систолизацию клеток; В то же время активность сигнального вала FAK - SRC была подавлена, а эффективность образования липких пятен снизилась более чем на 40%. Еще более примечательным является то, что ядерное позиционирование YAP / TAZ, основного элемента механической транскрипции, значительно сократилось, что привело к снижению экспрессии генов, связанных с размножением, при посредничестве фактора транскрипции TEAD примерно на 60%.

На уровне сети метаболических сигналов аномальная активация канала AMPK побуждает клетки перейти от окисления фосфора к гликолизации. Морфологический анализ митохондрий показал снижение плотности структуры гребня на 30%, сопровождаемое снижением урожайности АТФ. Этот энергетический кризис еще больше усиливает подавление ERK / MAPK - пути, увеличивая долю клеточного цикла, блокирующего фазу G1, в 1,8 раза.

Эпигенетическая регуляция также участвует в этом процессе: повышенная активность гистондеацетилэнзима HDAC3 приводит к снижению уровня ацетилирования гистона H3K27 в механически чувствительных подсекторах активации генов. Секвенирование одноклеточной транскрипционной группы выявило значительные изменения в 378 спектрах экспрессии генов, связанных с реконструкцией клеточного скелета, в том числе нарушения в регуляционной сети Rho GTPase.

Эти результаты не только показывают фундаментальную роль гравитации в клеточных сигнальных сетях, но и дают молекулярный план для разработки целевых стратегий вмешательства против физиологических последствий космической среды. Будущие исследования биореакторов, которые имитируют эффекты микрогравитации, обещают открыть новые возможности для применения в области тканевой инженерии и регенеративной медицины.