يُظهر AlphaFold تفاصيل حميمة عن تخصيب البويضة والحيوانات المنوية

يُظهر AlphaFold تفاصيل حميمة عن تخصيب البويضة والحيوانات المنوية

أداة للذكاء الاصطناعي فازت بجائزة نوبل هذا العام ، لديه تفاصيل حميمة حول اللقاء الجزيئي بين الحيوانات المنوية والبيض 1 مكشوف.

برنامج ألفا فولد, الذي يتنبأ بهياكل البروتين حدد ثلاثة من البروتينات التي تعمل كوسيط بين الأمشاج. بدون هذه البروتينات يمكن التكاثر الجنسي المتوقفة في مجموعة متنوعة من الحيوانات، من الزرد إلى الثدييات.

الواحد في 17 أكتوبرخليةتدحض النتيجة المنشورة الافتراض السابق بأن بروتينين فقط - واحد على البويضة والآخر على الحيوان المنوي - سيكونان كافيين لضمان الإخصاب، كما تقول إنريكا بيانكي، عالمة الأحياء الإنجابية في جامعة روما "تور فيرغاتا" التي لم تشارك في الدراسة. وتقول: "لم يعد المفهوم القديم المتمثل في وجود مفتاح وقفل لفتح الباب". "لقد أصبح الأمر أكثر تعقيدًا."

اتحاد غامض

على الرغم من دوره الحاسم في التكاثر، إلا أن اندماج البويضة والحيوانات المنوية في الفقاريات يمثل لغزًا جزيئيًا ثبت صعوبة فك شفرته. يحتوي الاتصال بين الخليتين على بروتينات موجودة في الأغشية الدهنية ويصعب فحصها باستخدام الطرق البيوكيميائية الشائعة. التفاعلات بين هذه البروتينات غالبا ما تكون ضعيفة ومتقلبة، ومن الصعب جمع ما يكفي من البويضات والحيوانات المنوية من بعض حيوانات المختبر المفضلة، بما في ذلك الفئران، لإجراء تجارب واسعة النطاق.

لهذا السبب، غالبًا ما ركزت الدراسات المبكرة لبيولوجيا التكاثر على اللافقاريات البحرية، التي تطلق كميات كبيرة من البيض والحيوانات المنوية في الماء. "إذا أخذت كتابًا دراسيًا وبحثت عن الإخصاب، فسوف تجده في كل مكان قنفذ البحر يقول جافين رايت، عالِم الكيمياء الحيوية بجامعة يورك بالمملكة المتحدة، والذي لم يشارك في الدراسة: "إن دراسة هذا الأمر أمر صعب".

وللتغلب على مشكلة العرض، بدأت أندريا باولي، عالمة الأحياء الجزيئية في معهد أبحاث علم الأمراض الجزيئية في فيينا، وزملاؤها عملهم الزرد وهو نوع من الفقاريات يطلق أيضًا بيضه وحيواناته المنوية في المياه المحيطة. وللتحايل على صعوبات العمل مع البروتينات الغشائية في المختبر، استخدم الفريق ألفا فولد التنبؤ بالتفاعلات بين البروتينات. حصل اثنان من مطوري AlphaFold على جائزة نوبل في الكيمياء في التاسع من أكتوبر.

ليس اثنان، بل ثلاثة

توقع AlphaFold أن ثلاثة بروتينات للحيوانات المنوية تعمل معًا لتشكل مركبًا. وكان من المعروف سابقًا أن اثنين من هذه البروتينات مهمان للخصوبة. ثم أكدت باولي وزملاؤها أن البروتين الثالث مهم أيضًا للخصوبة في كل من أسماك الزرد والفئران، وأن البروتينات الثلاثة تتفاعل مع بعضها البعض.

ووجد الفريق أيضًا أنه في أسماك الزرد، يخلق الثلاثي مكانًا لبروتين البيضة للارتباط، مما يوفر آلية يمكن للخليتين من خلالها التعرف على بعضهما البعض. يقول أندرياس بلاها، عالم الكيمياء الحيوية في معهد أبحاث علم الأمراض الجزيئية والمؤلف المشارك للدراسة: "إنها طريقة لقول: "الحيوان المنوي، لقد وجدت بيضة" و"البيضة، لقد وجدت حيوانًا منويًا"."

ويقول رايت إن النتائج يمكن أن توفر يومًا ما وسيلة لفحص الأشخاص الذين يعانون من العقم لمعرفة ما إذا كانت المشاكل المتعلقة بهذا المركب هي السبب.

ويضيف أن النتائج تسلط الضوء أيضًا على دور AlphaFold في دراسة الإخصاب. ويقول: "نحن محدودون فيما يتعلق بالتجريب". "من الممكن أن تلعب نتائج النموذج هذه دورًا مهمًا في المستقبل."

1. دينيكي، V.E.، وآخرون. خلية https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01093-6 (2024).

   جوجل الباحث العلمي

تحميل المراجع