AlphaFold viser intime detaljer om æg- og sædbefrugtning

AlphaFold viser intime detaljer om æg- og sædbefrugtning

Et kunstig intelligens-værktøj, der vandt Nobelprisen i år, har intime detaljer om det molekylære møde imellem Sæd og æg 1 afsløret.

AlphaFold-programmet, der forudsiger proteinstrukturer, identificerede en trio af proteiner, der fungerer som mellemled mellem kønsceller. Uden disse proteiner kunne seksuel reproduktion gået i stå i en række forskellige dyr, fra zebrafisk til pattedyr.

Den den 17. oktober iCelleDet offentliggjorte fund omstøder den tidligere antagelse om, at kun to proteiner - et på ægget og et på sæden - ville være tilstrækkeligt til at sikre befrugtning, siger Enrica Bianchi, en reproduktionsbiolog ved universitetet i Rom "Tor Vergata", som ikke var involveret i undersøgelsen. "Det er ikke længere det gamle koncept at have en nøgle og en lås til at åbne døren," siger hun. "Det er blevet mere kompliceret."

En mystisk forening

På trods af sin kritiske rolle i reproduktionen er æg-spermfusion i hvirveldyr et molekylært puslespil, der har vist sig at være svært at tyde. Forbindelsen mellem de to celler indeholder proteiner, der er placeret i fedtmembraner og er svære at undersøge ved hjælp af gængse biokemiske metoder. Interaktionerne mellem disse proteiner er ofte svage og flygtige, og det er svært at indsamle nok æg og sæd fra nogle af de foretrukne laboratoriedyr, herunder mus, til store eksperimenter.

Af denne grund fokuserede tidlige undersøgelser af reproduktionsbiologi ofte på marine hvirvelløse dyr, som frigiver store mængder æg og sæd i vandet. ”Hvis du tager en lærebog og slår befrugtning op, er du over det hele søpindsvin "Det er en vanskelig ting at studere," siger Gavin Wright, en biokemiker ved University of York, UK, som ikke var involveret i undersøgelsen.

For at overvinde forsyningsproblemet begyndte Andrea Pauli, en molekylærbiolog ved Research Institute for Molecular Pathology i Wien, og hendes kolleger deres arbejde Zebrafisk, en type hvirveldyr, der også frigiver sine æg og sæd i det omgivende vand. For at omgå vanskelighederne ved at arbejde med membranproteiner i laboratoriet brugte holdet AlphaFold at forudsige interaktioner mellem proteiner. To af AlphaFolds udviklere modtog Nobelprisen i kemi den 9. oktober.

Ikke to, men tre

AlphaFold forudsagde, at tre sædproteiner arbejder sammen for at danne et kompleks. To af disse proteiner var tidligere kendt for at være vigtige for fertilitet. Pauli og hendes kolleger bekræftede derefter, at den tredje også er afgørende for fertiliteten hos både zebrafisk og mus, og at de tre proteiner interagerer med hinanden.

Holdet fandt også ud af, at i zebrafisk skaber trioen et sted for et ægprotein at binde, hvilket giver en mekanisme, hvorved de to celler kan genkende hinanden. "Det er en måde at sige: 'Sæd, du fandt et æg' og 'Æg, du fandt en sæd'," siger Andreas Blaha, biokemiker ved Forskningsinstituttet for Molekylær Patologi og medforfatter til undersøgelsen.

Resultaterne kunne en dag give en måde at screene mennesker med infertilitet for at se, om problemer med dette kompleks kunne være årsagen, siger Wright.

Resultaterne fremhæver også AlphaFolds rolle i at studere befrugtning, tilføjer han. "Vi er begrænsede med hensyn til eksperimenter," siger han. "Det kan være, at disse modelresultater spiller en vigtig rolle i fremtiden."

1. Deneke, V.E., et al. Celle https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01093-6 (2024).

   Google Scholar

Download referencer