AlphaFold zobrazuje intímne detaily oplodnenia vajíčka a spermie

AlphaFold zobrazuje intímne detaily oplodnenia vajíčka a spermie

Nástroj umelej inteligencie, ktorý tento rok získal Nobelovu cenu, má dôverné podrobnosti o molekulárnom stretnutí medzi Spermie a vajíčka 1 odhalené.

program AlphaFold, ktorý predpovedá proteínové štruktúry identifikovali trio proteínov, ktoré fungujú ako sprostredkovatelia medzi gamétami. Bez týchto bielkovín by to šlo sexuálnej reprodukcie ustajnené u rôznych zvierat, od zebričiek po cicavce.

Ten zo 17. októbra vCellPublikované zistenie vyvracia skorší predpoklad, že iba dva proteíny - jeden na vajíčku a jeden na spermiách - by postačovali na zabezpečenie oplodnenia, hovorí Enrica Bianchi, reprodukčná biológka z Rímskej univerzity "Tor Vergata", ktorá sa na štúdii nezúčastnila. "Už to nie je stará koncepcia mať kľúč a zámok na otvorenie dverí," hovorí. "Je to komplikovanejšie."

Tajomný zväzok

Napriek svojej kritickej úlohe pri reprodukcii je fúzia vajíčka a spermií u stavovcov molekulárnou hádankou, ktorú je ťažké rozlúštiť. Spojenie medzi týmito dvoma bunkami obsahuje proteíny, ktoré sa nachádzajú v tukových membránach a je ťažké ich skúmať bežnými biochemickými metódami. Interakcie medzi týmito proteínmi sú často slabé a prchavé a je ťažké zhromaždiť dostatok vajíčok a spermií od niektorých obľúbených laboratórnych zvierat vrátane myší na rozsiahle experimenty.

Z tohto dôvodu sa skoré štúdie reprodukčnej biológie často zameriavali na morské bezstavovce, ktoré uvoľňujú veľké množstvo vajíčok a spermií do vody. „Ak si vezmete učebnicu a pozriete sa na oplodnenie, budete o tom všetkom morský ježko „Štúdium je zložitá vec,“ hovorí Gavin Wright, biochemik z University of York vo Veľkej Británii, ktorý sa na štúdii nezúčastnil.

Na prekonanie problému s dodávkami začala Andrea Pauli, molekulárna biologička vo Výskumnom ústave molekulárnej patológie vo Viedni, a jej kolegovia svoju prácu Zebrafish, druh stavovca, ktorý tiež uvoľňuje svoje vajíčka a spermie do okolitej vody. Na obídenie ťažkostí pri práci s membránovými proteínmi v laboratóriu tím použil AlphaFold predpovedať interakcie medzi proteínmi. Dvaja z vývojárov AlphaFold dostali 9. októbra Nobelovu cenu za chémiu.

Nie dve, ale tri

AlphaFold predpovedal, že tri spermie proteíny spolupracujú pri vytváraní komplexu. O dvoch z týchto proteínov bolo predtým známe, že sú dôležité pre plodnosť. Pauli a jej kolegovia potom potvrdili, že tretí je tiež rozhodujúci pre plodnosť u zebričiek aj myší a že tieto tri proteíny sa navzájom ovplyvňujú.

Tím tiež zistil, že u zebričiek táto trojica vytvára miesto na viazanie vaječného proteínu, čo poskytuje mechanizmus, pomocou ktorého sa tieto dve bunky môžu navzájom rozpoznať. „Je to spôsob, ako povedať: ‚Spermia, našli ste vajíčko‘ a ‚Vajíčko, našli ste spermiu‘,“ hovorí Andreas Blaha, biochemik z Výskumného ústavu molekulárnej patológie a spoluautor štúdie.

Výsledky by jedného dňa mohli poskytnúť spôsob, ako skrínovať ľudí s neplodnosťou, aby sme zistili, či môžu byť príčinou problémy s týmto komplexom, hovorí Wright.

Výsledky tiež zdôrazňujú úlohu AlphaFolda pri štúdiu oplodnenia, dodáva. "Sme obmedzení, pokiaľ ide o experimentovanie," hovorí. "Je možné, že tieto výsledky modelu budú hrať dôležitú úlohu v budúcnosti."

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

   Študovňa Google

Stiahnite si referencie