AlphaFold pokazuje intymne szczegóły zapłodnienia komórki jajowej i nasienia

AlphaFold pokazuje intymne szczegóły zapłodnienia komórki jajowej i nasienia

Narzędzie sztucznej inteligencji, które zostało w tym roku nagrodzone Nagrodą Nobla, zawiera intymne szczegóły dotyczące molekularnego spotkania pomiędzy Sperma i jaja 1 ujawnił.

Program AlphaFold, który przewiduje struktury białek zidentyfikowali trzy białka, które pełnią rolę pośredników między gametami. Bez tych białek mogłoby rozmnażanie płciowe utknął u różnych zwierząt, od danio pręgowanego po ssaki.

Ten z 17 października brKomórkaOpublikowane odkrycie obala wcześniejsze założenie, że tylko dwa białka – jedno w komórce jajowej, drugie w plemniku – wystarczą do zapewnienia zapłodnienia, mówi Enrica Bianchi, biolog reprodukcji na uniwersytecie „Tor Vergata” w Rzymie, która nie była zaangażowana w badanie. „To już nie jest stara koncepcja posiadania klucza i zamka do otwierania drzwi” – ​​mówi. „Sprawa stała się bardziej skomplikowana”.

Tajemnicze zjednoczenie

Pomimo kluczowej roli w reprodukcji, fuzja jaja i plemnika u kręgowców jest zagadką molekularną, która okazała się trudna do rozszyfrowania. Połączenie między dwiema komórkami zawiera białka znajdujące się w błonach tłuszczowych i trudne do zbadania za pomocą powszechnych metod biochemicznych. Interakcje między tymi białkami są często słabe i niestabilne, a zebranie wystarczającej ilości jaj i plemników od niektórych ulubionych zwierząt laboratoryjnych, w tym myszy, do eksperymentów na dużą skalę jest trudne.

Z tego powodu wczesne badania biologii rozrodu często koncentrowały się na bezkręgowcach morskich, które uwalniają do wody duże ilości jaj i plemników. „Jeśli weźmiesz podręcznik i spojrzysz na temat nawożenia, nie będziesz miał o tym pojęcia jeżowiec „Badanie tego jest trudne” – mówi Gavin Wright, biochemik z Uniwersytetu w Yorku w Wielkiej Brytanii, który nie brał udziału w badaniach.

Aby przezwyciężyć problem podaży, Andrea Pauli, biolog molekularny w Instytucie Badawczym Patologii Molekularnej w Wiedniu wraz z kolegami rozpoczęła prace Danio pręgowany, rodzaj kręgowców, który również uwalnia swoje jaja i plemniki do otaczającej wody. Aby ominąć trudności związane z pracą z białkami błonowymi w laboratorium, zespół wykorzystał to rozwiązanie AlphaFold przewidywać interakcje między białkami. Dwóch twórców AlphaFold otrzymało 9 października Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.

Nie dwa, ale trzy

AlphaFold przewidział, że trzy białka plemnika współpracują ze sobą, tworząc kompleks. Wcześniej wiadomo było, że dwa z tych białek są ważne dla płodności. Pauli i jej współpracownicy potwierdzili następnie, że trzecie białko ma również kluczowe znaczenie dla płodności zarówno u danio pręgowanego, jak i myszy oraz że te trzy białka oddziałują ze sobą.

Zespół odkrył również, że u danio pręgowanego te trio tworzy miejsce wiązania białka jaja, zapewniając mechanizm umożliwiający obu komórkom wzajemne rozpoznawanie się. „To sposób na powiedzenie: «Sperma, znalazłeś komórkę jajową» i «Jajo, znalazłeś plemnik»” – mówi Andreas Blaha, biochemik z Instytutu Badawczego Patologii Molekularnej i współautor badania.

Wyniki mogą pewnego dnia umożliwić badanie osób cierpiących na niepłodność w celu sprawdzenia, czy przyczyną mogą być problemy z tym kompleksem, mówi Wright.

Wyniki podkreślają także rolę AlphaFold w badaniu nawożenia – dodaje. „Mamy ograniczone możliwości eksperymentowania” – mówi. „Być może wyniki tych modeli odegrają ważną rolę w przyszłości”.

1. Deneke, VE i in. Komórka https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01093-6 (2024).

   Scholar Google

Pobierz referencje