Estudar DNA de levedura no espaço pode ajudar a proteger os astronautas da radiação cósmica
A atmosfera protege a vida na Terra dos efeitos da radiação do Sol, mas as viagens espaciais são uma questão diferente. Crédito:NASA/SDO
As reações de fusão nuclear no sol são a fonte de calor e luz que recebemos na Terra. Essas reações liberam uma enorme quantidade de radiação cósmica – incluindo raios X e raios gama – e partículas carregadas que podem ser prejudiciais para qualquer organismo vivo.
A vida na Terra foi protegida graças a um campo magnético que força partículas carregadas a saltar de um pólo a outro, bem como uma atmosfera que filtra a radiação nociva.
Durante a viagem espacial, no entanto, é uma situação diferente. Para descobrir o que acontece em uma célula ao viajar no espaço sideral, os cientistas estão enviando fermento de padeiro para a lua como parte da missão Artemis 1 da NASA.
Dano cósmico A radiação cósmica pode danificar o DNA celular, aumentando significativamente o risco humano de doenças neurodegenerativas e doenças fatais, como o câncer. Como a Estação Espacial Internacional (ISS) está localizada em um dos dois cinturões de radiação Van Allen da Terra – que fornece uma zona segura – os astronautas não estão muito expostos. Os astronautas na ISS experimentam a microgravidade, no entanto, que é outro estresse que pode mudar drasticamente a fisiologia celular.
Como a NASA planeja enviar astronautas para a Lua e, mais tarde, para Marte, esses estresses ambientais se tornam mais desafiadores.
A estratégia mais comum para proteger os astronautas dos efeitos negativos dos raios cósmicos é protegê-los fisicamente usando materiais de última geração.
Lições da hibernação Vários estudos mostram que os hibernadores são mais resistentes a altas doses de radiação, e alguns estudiosos têm sugerido o uso de “torpor sintético ou induzido” durante missões espaciais para proteger os astronautas.
Outra maneira de proteger a vida dos raios cósmicos é estudar os extremófilos – organismos que podem tolerar notavelmente os estresses ambientais. Os tardígrados, por exemplo, são micro-animais que mostraram uma resistência surpreendente a uma série de estresses, incluindo radiação nociva. Essa robustez incomum deriva de uma classe de proteínas conhecidas como "proteínas específicas de tardígrados".
O DNA tardígrado pode ajudar a aumentar a resiliência de outros organismos. Crédito:Shutterstock
Sob a supervisão do biólogo molecular Corey Nislow, uso fermento de padeiro,
Saccharomyces cerevisiae , para estudar o estresse de danos ao DNA cósmico. Estamos participando da missão Artemis 1 da NASA, onde nossa coleção de células de levedura viajará para a lua e voltará na espaçonave Orion por 42 dias.
Esta coleção contém cerca de 6.000 cepas de levedura com código de barras, onde em cada cepa, um gene é deletado. Quando expostas ao ambiente no espaço, essas cepas começariam a se atrasar se a deleção de um gene específico afetar o crescimento e a replicação celular.
Meu projeto principal no laboratório de Nislow é a engenharia genética de células de levedura para fazê-las expressar proteínas específicas de tardígrados. Podemos então estudar como essas proteínas podem alterar a fisiologia das células e sua resistência a estresses ambientais – principalmente a radiação – com a esperança de que essas informações sejam úteis quando os cientistas tentarem criar mamíferos com essas proteínas.
Quando a missão estiver concluída e recebermos nossas amostras de volta, usando os códigos de barras, o número de cada cepa poderá ser contado para identificar genes e vias gênicas essenciais para sobreviver aos danos induzidos pela radiação cósmica.
Um organismo modelo A levedura tem servido há muito tempo como um "organismo modelo" em estudos de danos ao DNA, o que significa que há um conhecimento sólido sobre os mecanismos da levedura que respondem a agentes que danificam o DNA. A maioria dos genes de levedura que desempenham papéis na resposta a danos no DNA foram bem estudados.
Apesar das diferenças na complexidade genética entre leveduras e humanos, a função da maioria dos genes envolvidos na replicação do DNA e na resposta ao dano do DNA permaneceu tão conservada entre os dois que podemos obter uma grande quantidade de informações sobre a resposta ao dano do DNA das células humanas estudando leveduras. .
Além disso, a simplicidade das células de levedura em comparação com as células humanas (a levedura tem 6.000 genes enquanto nós temos mais de 20.000 genes) nos permite tirar conclusões mais sólidas.
E em estudos com leveduras, é possível automatizar todo o processo de alimentação das células e interromper seu crescimento em um aparelho eletrônico do tamanho de uma caixa de sapatos, enquanto o cultivo de células de mamíferos requer mais espaço na espaçonave e maquinário muito mais complexo.
Esses estudos são essenciais para entender como os corpos dos astronautas podem lidar com missões espaciais de longo prazo e para desenvolver contramedidas eficazes. Assim que identificarmos os genes que desempenham papéis-chave na sobrevivência à radiação cósmica e à microgravidade, poderemos procurar medicamentos ou tratamentos que possam ajudar a aumentar a durabilidade das células para suportar tais estresses.
Poderíamos então testá-los em outros modelos (como ratos) antes de realmente aplicá-los aos astronautas. Esse conhecimento também pode ser potencialmente útil para o cultivo de plantas além da Terra.
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Este artigo é republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
