AlphaFold parāda intīmas detaļas par olšūnu un spermas apaugļošanu

AlphaFold parāda intīmas detaļas par olšūnu un spermas apaugļošanu

Mākslīgā intelekta rīks, kas šogad ieguva Nobela prēmiju, ir intīma informācija par molekulāro tikšanos starp Sperma un olas 1 atklājās.

Programma AlphaFold, kas paredz olbaltumvielu struktūras, identificēja proteīnu trio, kas darbojas kā starpnieki starp gametām. Bez šiem proteīniem varētu seksuālā reprodukcija apstājies dažādos dzīvniekos, sākot no zebraziviem līdz zīdītājiem.

Tas, kas notika 17. oktobrīŠūnaPublicētais atklājums apgāž agrāko pieņēmumu, ka tikai divi proteīni - viens uz olšūnas un viens spermā - būtu pietiekami, lai nodrošinātu apaugļošanu, saka Enrica Bianchi, Romas Tor Vergata universitātes reproduktīvās biologs, kura nebija iesaistīta pētījumā. "Vairs nav vecā koncepcija, ka durvju atvēršanai ir atslēga un slēdzene," viņa saka. "Tas ir kļuvis sarežģītāks."

Noslēpumaina savienība

Neskatoties uz kritisko lomu reprodukcijā, olšūnas un spermas saplūšana mugurkaulniekiem ir molekulāra mīkla, kuru ir grūti atšifrēt. Savienojums starp abām šūnām satur proteīnus, kas atrodas tauku membrānās un kurus ir grūti pārbaudīt, izmantojot parastās bioķīmiskās metodes. Mijiedarbība starp šiem proteīniem bieži ir vāja un nepastāvīga, un ir grūti savākt pietiekami daudz olu un spermas no dažiem iecienītākajiem laboratorijas dzīvniekiem, tostarp pelēm, liela mēroga eksperimentiem.

Šī iemesla dēļ agrīnie reproduktīvās bioloģijas pētījumi bieži koncentrējās uz jūras bezmugurkaulniekiem, kas ūdenī izlaiž lielu daudzumu olu un spermas. “Ja jūs paņemat mācību grāmatu un meklējat apaugļošanu, jūs to visu pārņemsit jūras ezis "Tā ir sarežģīta lieta, ko pētīt," saka Gevins Raits, bioķīmiķis Jorkas Universitātē, Apvienotajā Karalistē, kurš nebija iesaistīts pētījumā.

Lai pārvarētu piegādes problēmu, Vīnes Molekulārās patoloģijas pētniecības institūta molekulārā biologe Andrea Pauli un viņas kolēģi sāka darbu. Zebrafish, mugurkaulnieku veids, kas arī izdala savas olas un spermu apkārtējā ūdenī. Lai apietu grūtības darbā ar membrānas proteīniem laboratorijā, komanda izmantoja AlphaFold lai prognozētu proteīnu mijiedarbību. Divi no AlphaFold izstrādātājiem 9. oktobrī saņēma Nobela prēmiju ķīmijā.

Nevis divas, bet trīs

AlphaFold prognozēja, ka trīs spermas olbaltumvielas darbojas kopā, veidojot kompleksu. Iepriekš bija zināms, ka divas no šīm olbaltumvielām ir svarīgas auglībai. Pēc tam Pauli un viņas kolēģi apstiprināja, ka trešais ir arī ļoti svarīgs gan zebrafish, gan peles auglībai un ka trīs proteīni mijiedarbojas viens ar otru.

Komanda arī atklāja, ka zebrafish trio rada vietu olu proteīna saistīšanai, nodrošinot mehānismu, ar kura palīdzību abas šūnas var atpazīt viena otru. "Tas ir veids, kā pateikt: "Sperma, jūs atradāt olu" un "Ola, jūs atradāt spermu"," saka Andreas Blaha, Molekulārās patoloģijas pētniecības institūta bioķīmiķis un pētījuma līdzautors.

Rezultāti kādu dienu varētu nodrošināt veidu, kā pārbaudīt cilvēkus ar neauglību, lai noskaidrotu, vai problēmas ar šo kompleksu varētu būt iemesls, saka Raits.

Rezultāti arī izceļ AlphaFold lomu apaugļošanas pētīšanā, viņš piebilst. "Mēs esam ierobežoti eksperimentēšanas ziņā," viņš saka. "Varētu būt, ka šiem modeļa rezultātiem būs svarīga loma nākotnē."

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

   Google Scholar

Lejupielādēt atsauces