Modello extracellulare alterato. Il modello biomolecolare basato sull'analisi dei dati di espressione genica supporta la riduzione delle molecole di glucosio (gradiente blu) e l'accumulo di acido (gradiente oro) proposto nello strato limite intorno alla cellula. Si è ipotizzato che questo ambiente extracellulare alterato risulti come un effetto di ridotte forze guidate dalla gravità che agiscono sul sistema fluido cellulare ed è stato presentato come il meccanismo biofisico che governa il comportamento batterico nello spazio. I cerchi blu indicano la sovraespressione di geni associati al metabolismo, mentre i cerchi dorati rappresentano la sovraespressione dei geni della condizione acida. Credito:Zea et al (2016)
Il ridotto trasporto extracellulare di molecole può spiegare i cambiamenti nel comportamento dei batteri nello spazio, secondo uno studio pubblicato il 2 novembre 2016 nella rivista ad accesso libero PLOS UNO di Luis Zea dell'Università del Colorado, Masso, e colleghi.
Comprendere il comportamento dei batteri nello spazio è importante per proteggere gli astronauti nei lunghi voli spaziali, e ricerche precedenti hanno dimostrato che i batteri si comportano in modo diverso nell'ambiente di microgravità dello spazio. Per esempio, nello spazio, i batteri si moltiplicano in numero maggiore e in alcuni casi sono più virulenti e meno suscettibili agli antibiotici. I ricercatori avevano precedentemente teorizzato che questo comportamento derivi dalla mancanza di gravità che riduce il movimento delle molecole extracellulari e porta a una ridotta disponibilità di nutrienti, però, c'erano poche prove a sostegno di questa teoria.
Per ottenere maggiori informazioni sul modello di trasporto extracellulare ridotto, gli autori del presente studio hanno confrontato l'espressione genica tra E. coli cresciuto presso la Stazione Spaziale Internazionale e cresciuto sulla Terra. Gli autori hanno scoperto che nello spazio, i batteri esprimevano più geni associati a condizioni di fame, compresi i geni che codificano le proteine per la sintesi degli amminoacidi, scomposizione del glucosio e utilizzo di fonti di carbonio alternative. Questo modello di espressione genica è probabilmente una reazione alla ridotta disponibilità di glucosio, supportare il modello di movimento ridotto delle molecole nell'ambiente extracellulare dei batteri.
Questi nuovi dati sull'espressione genica forniscono quindi ulteriori prove del fatto che il comportamento alterato dei batteri nello spazio deriva dalla diminuzione della gravità che determina un trasporto extracellulare ridotto delle molecole. Futuri esperimenti di volo spaziale che esaminano una varietà di altre specie batteriche in diverse condizioni di crescita potrebbero aiutare a spiegare i cambiamenti nella crescita e nella virulenza batterica che potrebbero influenzare in modo significativo le persone che vivono nello spazio.
"L'ambiente di microgravità della Stazione Spaziale Internazionale viene ora utilizzato per una miriade di linee di ricerca, ad esempio:sviluppo di vaccini, trovare nuovi bersagli molecolari contro i patogeni resistenti ai farmaci, e sperimentazione di molecole da utilizzare contro l'osteoporosi o il cancro, " Zea dice. "Questa nuova comprensione di come i processi biofisici extracellulari avviano segnali di trasduzione meccanica nei batteri nello spazio può servire non solo a proteggere gli astronauti mentre si avventurano oltre l'orbita terrestre, ma anche queste altre linee di ricerca."
