AlphaFold ukazuje intimní detaily oplodnění vajíčka a spermie

AlphaFold ukazuje intimní detaily oplodnění vajíčka a spermie

Nástroj umělé inteligence, který letos získal Nobelovu cenu, má intimní podrobnosti o molekulárním setkání mezi Spermie a vajíčka 1 odhaleno.

Program AlphaFold, který předpovídá proteinové struktury identifikovali trio proteinů, které fungují jako prostředníci mezi gametami. Bez těchto bílkovin by to šlo sexuální reprodukci se zastavil u různých zvířat, od zebřiček po savce.

Ten ze 17. října vBuňkaPublikované zjištění vyvrací dřívější předpoklad, že pouze dva proteiny - jeden na vajíčku a jeden na spermii - by stačily k zajištění oplodnění, říká Enrica Bianchi, reprodukční bioložka na univerzitě v Římě "Tor Vergata", která se studie nezúčastnila. "Už to není starý koncept mít klíč a zámek k otevření dveří," říká. "Je to složitější."

Tajemný svazek

Navzdory své kritické úloze v reprodukci je fúze vajíčka a spermií u obratlovců molekulární hádankou, kterou je obtížné dešifrovat. Spojení mezi oběma buňkami obsahuje proteiny, které se nacházejí v tukových membránách a je obtížné je prozkoumat běžnými biochemickými metodami. Interakce mezi těmito proteiny jsou často slabé a nestálé a je obtížné shromáždit dostatek vajíček a spermií od některých oblíbených laboratorních zvířat, včetně myší, pro rozsáhlé experimenty.

Z tohoto důvodu se rané studie reprodukční biologie často zaměřovaly na mořské bezobratlé, kteří uvolňují velké množství vajíček a spermií do vody. „Když si vezmeš učebnici a vyhledáš oplodnění, budeš to mít za sebou mořský ježek "Je to ošemetná věc, studovat," říká Gavin Wright, biochemik z University of York ve Velké Británii, který se na studii nepodílel.

Andrea Pauli, molekulární bioložka z Výzkumného ústavu molekulární patologie ve Vídni, a její kolegové, aby překonali problém s dodávkami Zebřička, druh obratlovce, který také uvolňuje svá vajíčka a spermie do okolní vody. Aby se vyhnuli obtížím práce s membránovými proteiny v laboratoři, tým použil AlphaFold předpovídat interakce mezi proteiny. Dva vývojáři AlphaFold obdrželi 9. října Nobelovu cenu za chemii.

Ne dva, ale tři

AlphaFold předpověděl, že tři proteiny spermií spolupracují a vytvářejí komplex. O dvou z těchto proteinů bylo dříve známo, že jsou důležité pro plodnost. Pauli a její kolegové pak potvrdili, že třetí je také zásadní pro plodnost u zebřiček i myší a že tyto tři proteiny se vzájemně ovlivňují.

Tým také zjistil, že u zebřiček tato trojice vytváří místo pro vazbu vaječného proteinu, což poskytuje mechanismus, pomocí kterého se tyto dvě buňky mohou navzájem rozpoznat. „Je to způsob, jak říct: ‚Spermie, našli jste vajíčko‘ a ‚Vajíčko, našli jste spermii‘,“ říká Andreas Blaha, biochemik z Výzkumného ústavu molekulární patologie a spoluautor studie.

Výsledky by jednoho dne mohly poskytnout způsob, jak prověřit lidi s neplodností, aby se zjistilo, zda mohou být příčinou problémy s tímto komplexem, říká Wright.

Výsledky také zdůrazňují roli AlphaFold při studiu oplodnění, dodává. "Jsme omezeni, pokud jde o experimentování," říká. "Je možné, že tyto výsledky modelu budou hrát důležitou roli v budoucnu."

1. Deneke, V.E., a kol. Buňka https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01093-6 (2024).

   Google Scholar

Stáhněte si reference