Estudiar el ADN de la levadura en el espacio podría ayudar a proteger a los astronautas de la radiación cósmica

Las reacciones de fusión nuclear en el sol son la fuente de calor y luz que recibimos en la Tierra. Estas reacciones liberan una enorme cantidad de radiación cósmica, incluidos rayos X y rayos gamma, y ​​partículas cargadas que pueden ser dañinas para cualquier organismo vivo.

La vida en la Tierra estaba protegida gracias a un campo magnético que obliga a las partículas cargadas a rebotar de un polo al otro, así como a una atmósfera que filtra la radiación dañina.

Durante los viajes espaciales, sin embargo, es una situación diferente. Para averiguar qué sucede en una célula cuando viaja por el espacio exterior, los científicos están enviando levadura de panadería a la luna como parte de la misión Artemis 1 de la NASA.

Daños cósmicos La radiación cósmica puede dañar el ADN de las células, aumentando significativamente el riesgo humano de enfermedades neurodegenerativas y enfermedades mortales como el cáncer. Debido a que la Estación Espacial Internacional (ISS) está ubicada en uno de los dos cinturones de radiación de Van Allen de la Tierra, que proporciona una zona segura, los astronautas no están expuestos a mucho. Sin embargo, los astronautas en la ISS experimentan la microgravedad, que es otro estrés que puede cambiar drásticamente la fisiología celular.

A medida que la NASA planea enviar astronautas a la Luna y luego a Marte, estas tensiones ambientales se vuelven más desafiantes. La estrategia más común para proteger a los astronautas de los efectos negativos de los rayos cósmicos es protegerlos físicamente con materiales de última generación.

Lecciones de la hibernación Varios estudios muestran que los hibernadores son más resistentes a las altas dosis de radiación, y algunos académicos han sugerido usar «letargo sintético o inducido» durante las misiones espaciales para proteger a los astronautas.

Otra forma de proteger la vida de los rayos cósmicos es estudiar los extremófilos, organismos que pueden tolerar notablemente el estrés ambiental. Los tardígrados, por ejemplo, son microanimales que han mostrado una sorprendente resistencia a una variedad de estreses, incluida la radiación dañina. Esta robustez inusual se deriva de una clase de proteínas conocidas como «proteínas específicas de tardígrados». Bajo la supervisión del biólogo molecular Corey Nislow, utilizo la levadura de panadería, Saccharomyces cerevisiae, para estudiar el estrés del daño del ADN cósmico. Estamos participando en la misión Artemis 1 de la NASA, donde nuestra colección de células de levadura viajará a la luna y regresará en la nave espacial Orion durante 42 días.

Esta colección contiene alrededor de 6000 cepas de levadura con código de barras, donde en cada cepa, se elimina un gen. Cuando se exponen al entorno en el espacio, estas cepas comenzarían a retrasarse si la eliminación de un gen específico afecta el crecimiento y la replicación celular. Mi principal proyecto en el laboratorio de Nislow es la ingeniería genética de células de levadura para que expresen proteínas específicas de tardígrados. Luego, podemos estudiar cómo estas proteínas pueden cambiar la fisiología de las células y su resistencia al estrés ambiental, particularmente a la radiación, con la esperanza de que esta información sea útil cuando los científicos intenten diseñar mamíferos con estas proteínas.

Cuando se completa la misión y recibimos nuestras muestras, utilizando los códigos de barras, se puede contar el número de cada cepa para identificar genes y vías genéticas esenciales para sobrevivir al daño inducido por la radiación cósmica.

Un organismo modelo La levadura ha servido durante mucho tiempo como un «organismo modelo» en los estudios de daños en el ADN, lo que significa que existe un sólido conocimiento previo sobre los mecanismos de la levadura que responden a los agentes que dañan el ADN. La mayoría de los genes de levadura que juegan un papel en la respuesta al daño del ADN han sido bien estudiados.

A pesar de las diferencias en la complejidad genética entre la levadura y los humanos, la función de la mayoría de los genes involucrados en la replicación del ADN y la respuesta al daño del ADN ha permanecido tan conservada entre los dos que podemos obtener una gran cantidad de información sobre la respuesta al daño del ADN de las células humanas estudiadas. levadura. .

Además, la sencillez de las células de levadura en comparación con las células humanas (la levadura tiene 6.000 genes mientras que nosotros tenemos más de 20.000 genes) nos permite sacar conclusiones más sólidas.

Y en estudios con levadura, es posible automatizar todo el proceso de alimentar células y detener su crecimiento en un dispositivo electrónico del tamaño de una caja de zapatos, mientras que cultivar células de mamíferos requiere más espacio en naves espaciales y maquinaria mucho más compleja. Estos estudios son esenciales para comprender cómo los cuerpos de los astronautas pueden manejar misiones espaciales a largo plazo y desarrollar contramedidas efectivas. Una vez que identifiquemos los genes que juegan un papel clave en la supervivencia de la radiación cósmica y la microgravedad, podemos buscar medicamentos o tratamientos que puedan ayudar a aumentar la durabilidad de las células para resistir tales tensiones.

Luego podríamos probarlos en otros modelos (como ratones) antes de aplicarlos a los astronautas. Este conocimiento también puede ser potencialmente útil para cultivar plantas más allá de la Tierra.

(Esta historia no fue editada por el equipo de Devdiscourse y se genera automáticamente a partir de un feed distribuido).