Το AlphaFold παρουσιάζει οικείες λεπτομέρειες σχετικά με τη γονιμοποίηση αυγών και σπέρματος

Το AlphaFold παρουσιάζει οικείες λεπτομέρειες σχετικά με τη γονιμοποίηση αυγών και σπέρματος

Ένα εργαλείο τεχνητής νοημοσύνης που κέρδισε το βραβείο Νόμπελ φέτος, έχει στενές λεπτομέρειες σχετικά με τη μοριακή συνάντηση μεταξύ Σπέρμα και αυγά 1 αποκάλυψε.

Το πρόγραμμα AlphaFold, που προβλέπει δομές πρωτεϊνών, αναγνώρισε ένα τρίο πρωτεϊνών που δρουν ως μεσάζοντες μεταξύ γαμετών. Χωρίς αυτές τις πρωτεΐνες θα μπορούσαν σεξουαλική αναπαραγωγή Σταματά με μια ποικιλία ζώων, από zebrafish έως θηλαστικά.

Το ένα στις 17 ΟκτωβρίουΚύτταροΤο δημοσιευμένο εύρημα ανατρέπει την προηγούμενη υπόθεση ότι μόνο δύο πρωτεΐνες - μία στο αυγό και ένα στο σπέρμα - θα ήταν αρκετό για να εξασφαλιστεί η γονιμοποίηση, λέει η Enrica Bianchi, αναπαραγωγική βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Ρώμης "Tor Vergata" που δεν συμμετείχε στη μελέτη. "Δεν είναι πλέον η παλιά ιδέα να έχουμε ένα κλειδί και μια κλειδαριά για να ανοίξουμε την πόρτα", λέει. "Είναι πιο περίπλοκο."

Μια μυστηριώδης ένωση

Παρά τον κρίσιμο ρόλο του στην αναπαραγωγή, η σύντηξη αυγών-σέρμ στα σπονδυλωτά είναι ένα μοριακό παζλ που έχει αποδειχθεί δύσκολο να αποκρυπτογραφήσει. Η σύνδεση μεταξύ των δύο κυττάρων περιέχει πρωτεΐνες που βρίσκονται σε λιπαρές 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 συλλέγονται αρκετά αυγά και σπέρμα από μερικά από τα αγαπημένα εργαστηριακά ζώα, συμπεριλαμβανομένων των ποντικών, για πειράματα μεγάλης κλίμακας.

Για το λόγο αυτό, οι πρώτες μελέτες της αναπαραγωγικής βιολογίας συχνά επικεντρώνονται σε θαλάσσια ασπόνδυλα, τα οποία απελευθερώνουν μεγάλες ποσότητες αυγών και σπέρματος στο νερό. «Αν πάρετε ένα εγχειρίδιο και αναζητήσετε γονιμοποίηση, θα είστε παντού αχινός "Είναι ένα δύσκολο πράγμα που πρέπει να σπουδάσετε", λέει ο Gavin Wright, βιοχημικός στο Πανεπιστήμιο της Υόρκης, Ηνωμένο Βασίλειο, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.

Για να ξεπεραστεί το πρόβλημα της προσφοράς, ο Andrea Pauli, ένας μοριακός βιολόγος στο Ινστιτούτο Μοριακής Παθολογίας της Ερευνών στη Βιέννη και οι συνάδελφοί της άρχισαν τη δουλειά τους Zebrafish, ένας τύπος σπονδυλωτών που απελευθερώνει επίσης τα αυγά και το σπέρμα του στο περιβάλλον νερό. Για να παρακάμψει τις δυσκολίες εργασίας με πρωτεΐνες μεμβράνης στο εργαστήριο, η ομάδα χρησιμοποίησε Αλφάδιος για την πρόβλεψη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των πρωτεϊνών. Δύο από τους προγραμματιστές του Alphafold έλαβαν το βραβείο Νόμπελ στη χημεία στις 9 Οκτωβρίου.

Όχι δύο, αλλά τρία

Ο AlphaFold προέβλεψε ότι τρεις πρωτεΐνες σπέρματος συνεργάζονται για να σχηματίσουν ένα σύμπλεγμα. Δύο από αυτές τις πρωτεΐνες ήταν προηγουμένως γνωστό ότι ήταν σημαντικές για τη γονιμότητα. Ο Pauli και οι συνάδελφοί της επιβεβαίωσαν ότι το τρίτο είναι επίσης ζωτικής σημασίας για τη γονιμότητα τόσο σε zebrafish όσο και σε ποντίκια και ότι οι τρεις πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι στο Zebrafish, το τρίο δημιουργεί ένα μέρος για μια πρωτεΐνη αυγών να δεσμεύσει, παρέχοντας έναν μηχανισμό με τον οποίο τα δύο κύτταρα μπορούν να αναγνωρίσουν ο ένας τον άλλον. "Είναι ένας τρόπος να πεις," σπέρμα, βρήκες ένα αυγό "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 παρέχουν έναν τρόπο να προβάλλουν τα άτομα με υπογονιμότητα για να δουν αν τα προβλήματα με αυτό το σύμπλεγμα θα μπορούσαν να είναι η αιτία, λέει ο Wright.

Τα αποτελέσματα επισημαίνουν επίσης τον ρόλο του Alphafold στη μελέτη της γονιμοποίησης, προσθέτει. "Είμαστε περιορισμένοι όσον αφορά τον πειραματισμό", λέει. "Θα μπορούσε να είναι ότι αυτά τα αποτελέσματα μοντέλων διαδραματίζουν 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

Αναφορές λήψης