太空微重力　有望改變人體細胞

編譯／李寓心

近日，研究人員透過觀察酵母中的細胞分裂過程，發現太空中微重力是如何對細胞生長產生影響，進而使活細胞可以對幾近失重的環境，做出調整及適應，未來可能將有助於保護太空人在長期太空飛行中，降低不利身體健康的風險。

根據報導，太空中並非是完全零重力的狀態，但軌道上的重力與地球相比，重力效應的確是降低許多，例如距離地球354公里的國際太空站（ISS），其重力比地球弱了近90%，因此將這種有限的重力，稱作「微重力」（microgravity），同時也是在生物細胞中，造成某些觸發反應的因子。

由美國奧克拉荷馬州立大學（Oklahoma State University）生物學教授Rita Miller和其研究團隊發現，一種名為「小泛素樣MOI」（small ubiquitin-like modifier, SUMO）的蛋白質，可以幫助細胞適應人工模擬的太空微重力環境，這種小蛋白質，可與細胞中的其他蛋白質共價連接或分離，進而改變其功能。Miller在聲明中表示，正常的重力條件下，已知SUMO會對壓力做出反應，並在許多細胞分化過程中發揮作用，包括DNA修復、細胞骨架調控（Cytoskeleton Regulation）、細胞分裂和蛋白質周轉率（Protein Turnover），但這是第一次證明SUMO能使細胞適應微重力狀態。

Miller和其團隊分別研究了地球上重力和微重力對細胞的影響，結果發現酵母細胞中的兩種SUMO蛋白質會鍵合或SUMO化，同時還發現，這種在生物學家常用來評估和模擬細胞分化的生物體中，被分析的細胞，無論在地球或微重力，皆會經歷6次細胞分裂。因此，為了觀察受微重力影響細胞的分化過程，該團隊特別使用NASA開發的培養容器，在酵母中模擬出環境，並比較在兩個重力條件下，細胞中蛋白質的表現程度。其結果顯示，在微重力的狀態，有37種蛋白質與SUMO相互作用，和地球重力的細胞相比，這些蛋白質表現增加了50%左右。

而在受到影響的37種蛋白質中，有些對修復受損的DNA至關重要，因為長期暴露在太空中，會增加宇宙輻射的風險；部分的蛋白質則可有助於維持細胞形狀、細胞分裂和細胞內蛋白質運輸等功能。對此Miller說道：「由於SUMO可以修改部分的轉錄因子，使我們更加了解如何控制細胞訊息的級聯反應，以回應模擬的微重力狀態。」未來該團隊也將嘗試從特定蛋白質中，在缺乏SUMO作用的情況下，是否會對暴露於微重力的細胞有害。

資料來源：SPACE

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