Το AlphaFold δείχνει προσωπικές λεπτομέρειες της γονιμοποίησης ωαρίων και σπέρματος

Το AlphaFold δείχνει προσωπικές λεπτομέρειες της γονιμοποίησης ωαρίων και σπέρματος

Ένα εργαλείο τεχνητής νοημοσύνης που κέρδισε το βραβείο Νόμπελ φέτος, έχει προσωπικές λεπτομέρειες για τη μοριακή συνάντηση μεταξύ Σπέρμα και ωάρια 1 αποκαλύφθηκε.

Το πρόγραμμα AlphaFold, που προβλέπει πρωτεϊνικές δομές, εντόπισε μια τριάδα πρωτεϊνών που δρουν ως ενδιάμεσοι μεταξύ των γαμετών. Χωρίς αυτές τις πρωτεΐνες θα μπορούσε σεξουαλική αναπαραγωγή στάσιμο σε μια ποικιλία ζώων, από ζέβρα έως θηλαστικά.

Αυτό στις 17 Οκτωβρίου στοΚύτταροΤο δημοσιευμένο εύρημα ανατρέπει την προηγούμενη υπόθεση ότι μόνο δύο πρωτεΐνες - μία στο ωάριο και μία στο σπέρμα - θα επαρκούσαν για να εξασφαλίσουν τη γονιμοποίηση, λέει ο Enrica Bianchi, βιολόγος αναπαραγωγής στο Πανεπιστήμιο της Ρώμης "Tor Vergata" που δεν συμμετείχε στη μελέτη. «Δεν είναι πια η παλιά ιδέα να έχεις κλειδί και κλειδαριά για να ανοίγεις την πόρτα», λέει. «Έχει γίνει πιο περίπλοκο».

Μια μυστηριώδης ένωση

Παρά τον κρίσιμο ρόλο της στην αναπαραγωγή, η σύντηξη αυγού-σπερματοζωαρίου στα σπονδυλωτά είναι ένα μοριακό παζλ που έχει αποδειχθεί δύσκολο να αποκρυπτογραφηθεί. Η σύνδεση μεταξύ των δύο κυττάρων περιέχει πρωτεΐνες που βρίσκονται σε λιπώδεις μεμβράνες και είναι δύσκολο να εξεταστούν χρησιμοποιώντας κοινές βιοχημικές μεθόδους. Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών των πρωτεϊνών είναι συχνά αδύναμες και πτητικές και είναι δύσκολο να συλλεχθούν αρκετά ωάρια και σπέρμα από μερικά από τα αγαπημένα πειραματόζωα, συμπεριλαμβανομένων των ποντικών, για πειράματα μεγάλης κλίμακας.

Για το λόγο αυτό, οι πρώτες μελέτες της αναπαραγωγικής βιολογίας επικεντρώθηκαν συχνά σε θαλάσσια ασπόνδυλα, τα οποία απελευθερώνουν μεγάλες ποσότητες ωαρίων και σπέρματος στο νερό. «Αν πάρετε ένα σχολικό βιβλίο και αναζητήσετε τη γονιμοποίηση, θα το καταφέρετε αχινός «Είναι δύσκολο πράγμα να μελετάς», λέει ο Gavin Wright, βιοχημικός στο Πανεπιστήμιο του Γιορκ, στο Ηνωμένο Βασίλειο, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.

Για να ξεπεραστεί το πρόβλημα εφοδιασμού, η Andrea Pauli, μοριακή βιολόγος στο Ερευνητικό Ινστιτούτο Μοριακής Παθολογίας στη Βιέννη, και οι συνάδελφοί της ξεκίνησαν την εργασία τους Ζέβραψαρο, ένας τύπος σπονδυλωτών που απελευθερώνει επίσης τα αυγά και το σπέρμα του στο περιβάλλον νερό. Για να παρακάμψει τις δυσκολίες της εργασίας με πρωτεΐνες μεμβράνης στο εργαστήριο, η ομάδα χρησιμοποίησε AlphaFold να προβλέψει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πρωτεϊνών. Δύο από τους προγραμματιστές του AlphaFold έλαβαν το Νόμπελ Χημείας στις 9 Οκτωβρίου.

Όχι δύο, αλλά τρία

Ο AlphaFold προέβλεψε ότι τρεις πρωτεΐνες του σπέρματος συνεργάζονται για να σχηματίσουν ένα σύμπλεγμα. Δύο από αυτές τις πρωτεΐνες ήταν προηγουμένως γνωστό ότι είναι σημαντικές για τη γονιμότητα. Η Pauli και οι συνεργάτες της επιβεβαίωσαν στη συνέχεια ότι η τρίτη είναι επίσης ζωτικής σημασίας για τη γονιμότητα τόσο στα ψάρια ζέβρα όσο και στα ποντίκια και ότι οι τρεις πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

Η ομάδα ανακάλυψε επίσης ότι στα ψάρια ζέβρα, το τρίο δημιουργεί ένα μέρος για τη σύνδεση μιας πρωτεΐνης αυγού, παρέχοντας έναν μηχανισμό με τον οποίο τα δύο κύτταρα μπορούν να αναγνωρίσουν το ένα το άλλο. «Είναι ένας τρόπος να πεις «Σπερμά, βρήκες ένα ωάριο» και «Αυγό, βρήκες ένα σπέρμα»», λέει ο Andreas Blaha, βιοχημικός στο Ερευνητικό Ινστιτούτο Μοριακής Παθολογίας και συν-συγγραφέας της μελέτης.

Τα αποτελέσματα θα μπορούσαν μια μέρα να δώσουν έναν τρόπο ελέγχου των ατόμων με υπογονιμότητα για να δούμε εάν προβλήματα με αυτό το σύμπλεγμα θα μπορούσαν να είναι η αιτία, λέει ο Wright.

Τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν επίσης τον ρόλο του AlphaFold στη μελέτη της γονιμοποίησης, προσθέτει. «Είμαστε περιορισμένοι όσον αφορά τον πειραματισμό», λέει. «Θα μπορούσε αυτά τα αποτελέσματα του μοντέλου να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στο μέλλον».

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

   Google Scholar

Λήψη παραπομπών