Trong thời đại khám phá không gian, môi trường vi trọng lực đã có ảnh hưởng sâu sắc đến hệ thống nhận thức cơ học của tế bào. Khi gia tốc trọng lực giảm xuống một phần triệu so với bề mặt Trái đất, sự vắng mặt của kích thích cơ học đầu tiên được cảm nhận bởi các thụ thể integrin trên màng tế bào, một tín hiệu chính được truyền vào bên trong tế bào thông qua phức hợp dính mảng. Nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các sợi căng thẳng trong bộ xương tế bào trải qua quá trình giải tụ rõ rệt trong vòng 24 giờ, và hướng sắp xếp của các sợi actin thay đổi từ cấu trúc lưới thông thường sang trạng thái mất trật tự.

Phản ứng tầng của con đường tín hiệu nhạy cảm cơ học diễn ra từ đây: hoạt động của ROCK kinase giảm dẫn đến mức độ phosphoryl hóa chuỗi nhẹ myosin thấp hơn, làm giảm lực co của tế bào; Đồng thời, hoạt động của trục tín hiệu FAK-Src bị ức chế và hiệu quả hình thành các đốm bám giảm hơn 40%. Đáng chú ý hơn, yếu tố cốt lõi dẫn truyền cơ học YAP/TAZ đã giảm đáng kể nucleic, dẫn đến giảm khoảng 60% biểu hiện gen liên quan đến tăng sinh qua trung gian bởi yếu tố phiên mã TEAD.

Ở cấp độ mạng tín hiệu trao đổi chất, sự kích hoạt bất thường của con đường AMPK thúc đẩy các tế bào chuyển từ phosphoryl hóa oxit sang cung cấp glycolysis. Phân tích hình thái ty thể cho thấy mật độ sườn của nó giảm 30%, đi kèm với sự sụt giảm trong sản xuất ATP. Cuộc khủng hoảng năng lượng này càng làm trầm trọng thêm sự ức chế của con đường ERK/MAPK, làm tăng tỷ lệ chặn chu kỳ tế bào trong giai đoạn G1 lên 1,8 lần.

Điều hòa biểu sinh cũng tham gia vào quá trình này: tăng hoạt động của histone deacetylase HDAC3, dẫn đến giảm mức độ sửa đổi acetyl hóa histone H3K27 ở vùng khởi động gen nhạy cảm cơ học. Trình tự phiên mã đơn bào tiết lộ sự thay đổi đáng kể trong 378 phổ biểu hiện gen liên quan đến việc tái cấu trúc bộ xương tế bào, trong đó các rối loạn trong mạng điều hòa Rho GTPase nổi bật.

Những phát hiện này không chỉ tiết lộ vai trò cơ bản của trọng lực trong mạng lưới tín hiệu tế bào, mà còn cung cấp một bản thiết kế phân tử để phát triển các chiến lược can thiệp nhắm mục tiêu chống lại các tác động sinh lý của môi trường không gian. Các nghiên cứu trong tương lai về lò phản ứng sinh học mô phỏng các hiệu ứng vi trọng lực hứa hẹn sẽ mở ra những con đường ứng dụng mới trong kỹ thuật mô và y học tái tạo.