ZUSAMMENFASSUNG
Zelluläre Prozesse werden durch Änderungen der Gravitationskraft in vielfältiger Weise
beeinflusst. In unseren Studien konnten wir in verschiedenen zellulären Systemen und
in verschiedenen Forschungsplattformen (2D Klinostat, Parabelflüge, suborbitale Forschungsraketen,
Internationale Raumstation) nachweisen, dass Reaktionen und Anpassungsprozesse bereits
innerhalb von Sekunden bis Minuten nach Beginn der veränderten Schwerkraft auftreten.
Diese schnellen Prozesse fanden sich in der Genexpression, der Zellzykluskontrolle,
der Signaltransduktion, der Zytoskelettorganisation und des oxidativen Burst. Es stellt
sich die Frage nach der Ursache der Transduktion einer unspezifischen Kraft in eine
hochspezifische zelluläre Antwort, die in der Spezifität der zellulären Eigenschaften
begründet liegen kann. Es ist denkbar, dass die Gravitationskraft der Erde die Chromatinarchitektur
und deren Zugänglichkeit stabilisiert und eine homöostatische Bedingung für die Genexpression
darstellt. Die Untersuchung mechanobiologischer Mechanismen der Genexpression in Schwerelosigkeit
kann die Aufdeckung fundamentaler Prinzipien ermöglichen, wie mechanische Kräfte die
Zellfunktion regulieren.
ABSTRACT
Cellular processes are influenced in many ways by changes in gravitational force.
In our studies, we were able to demonstrate in various cellular systems and research
platforms (2D clinostat, parabolic flights, suborbital research rockets, International
Space Station) that reactions and adaptation processes occur within seconds to minutes
after the onset of altered gravity. These rapid processes were found in gene expression,
cell cycle control, signal transduction, cytoskeletal organization and oxidative burst.
The question arises, how a non-specific force such as gravity-induced force, is transduced
into a highly specific cellular response. It is conceivable, that Earth’s gravitational
force stabilizes chromatin architecture and accessibility and constitutes a homeostatic
condition for gene expression. The study of mechanobiological mechanisms of gene expression
in weightlessness may allow uncovering of fundamental principles of how mechanical
forces regulate cell function.
Key words
space flight - adaptation - microgravity