AlphaFold 显示卵子和精子受精的私密细节

AlphaFold 显示卵子和精子受精的私密细节

今年荣获诺贝尔奖的人工智能工具 ，有关于分子之间的相遇的亲密细节 精子和卵子 1 揭示了。

AlphaFold 程序， 预测蛋白质结构 ，鉴定了三种充当配子之间中介的蛋白质。如果没有这些蛋白质， 有性生殖 从斑马鱼到哺乳动物，多种动物都停滞不前。

10月17日那一天细胞罗马大学生殖生物学家恩里卡·比安奇（Enrica Bianchi）没有参与这项研究，他说，这项发表的发现推翻了之前的假设，即只需两种蛋白质——一种在卵子上，一种在精子上——就足以确保受精。 “这不再是用钥匙和锁来开门的旧概念，”她说。 “事情变得更加复杂了。”

神秘的联盟

尽管在生殖中发挥着至关重要的作用，但脊椎动物的卵子-精子融合是一个难以破译的分子难题。两个细胞之间的连接包含位于脂肪膜中的蛋白质，很难使用常见的生化方法进行检查。这些蛋白质之间的相互作用通常很弱且不稳定，并且很难从一些最喜欢的实验动物（包括小鼠）中收集足够的卵子和精子进行大规模实验。

因此，生殖生物学的早期研究通常集中在海洋无脊椎动物上，它们将大量的卵子和精子释放到水中。 “如果你拿一本教科书查找受精过程，你就会对它一无所知 海胆 “研究起来是一件棘手的事情，”英国约克大学生物化学家加文赖特（Gavin Wright）说，他没有参与这项研究。

为了克服供应问题，维也纳分子病理学研究所的分子生物学家 Andrea Pauli 和她的同事开始了他们的工作 斑马鱼 ，一种脊椎动物，也会​​将卵子和精子释放到周围的水中。为了克服在实验室中处理膜蛋白的困难，研究小组使用了 阿尔法折叠 来预测蛋白质之间的相互作用。 AlphaFold 的两位开发者于 10 月 9 日获得了诺贝尔化学奖。

不是两个，而是三个

AlphaFold 预测三种精子蛋白共同作用形成复合物。此前已知其中两种蛋白质对生育能力很重要。泡利和她的同事随后证实，第三种蛋白质对于斑马鱼和小鼠的生育能力也至关重要，并且这三种蛋白质会相互作用。

研究小组还发现，在斑马鱼中，这三者为卵蛋白结合创造了一个地方，从而提供了两种细胞可以相互识别的机制。 “这是一种说法，‘精子，你发现了一个卵子’和‘卵子，你发现了一个精子’，”分子病理学研究所的生物化学家、该研究的合著者安德烈亚斯·布拉哈（Andreas Blaha）说。

赖特说，有一天，这些结果可能会提供一种筛查不孕症患者的方法，看看这种复合体的问题是否是原因。

他补充道，这些结果还凸显了 AlphaFold 在研究受精方面的作用。 “我们在实验方面受到限制，”他说。 “这些模型结果可能在未来发挥重要作用。”

1. Deneke，V.E.，等人。细胞 https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01093-6 （2024）。

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