AlphaFold toont intieme details van de bevruchting van eicellen en sperma

AlphaFold toont intieme details van de bevruchting van eicellen en sperma

Een hulpmiddel voor kunstmatige intelligentie dat dit jaar de Nobelprijs won, bevat intieme details over de moleculaire ontmoeting tussen Sperma en eieren 1 onthuld.

Het AlphaFold-programma, dat eiwitstructuren voorspelt identificeerde een drietal eiwitten die fungeren als tussenpersonen tussen gameten. Zonder deze eiwitten zou dat wel kunnen seksuele voortplanting vastgelopen in een verscheidenheid aan dieren, van zebravissen tot zoogdieren.

Die van 17 oktober inCelDe gepubliceerde bevinding ontkracht de eerdere veronderstelling dat slechts twee eiwitten – één op de eicel en één op het sperma – voldoende zouden zijn om bevruchting te garanderen, zegt Enrica Bianchi, een voortplantingsbioloog aan de Universiteit van Rome ‘Tor Vergata’ die niet bij het onderzoek betrokken was. "Het is niet langer het oude concept van het hebben van een sleutel en een slot om de deur te openen", zegt ze. “Het is ingewikkelder geworden.”

Een mysterieuze unie

Ondanks de cruciale rol die het speelt bij de voortplanting, is de fusie van eieren en sperma bij gewervelde dieren een moleculaire puzzel die moeilijk te ontcijferen is gebleken. De verbinding tussen de twee cellen bevat eiwitten die zich in vetmembranen bevinden en die met gangbare biochemische methoden moeilijk te onderzoeken zijn. De interacties tussen deze eiwitten zijn vaak zwak en vluchtig, en het is moeilijk om voldoende eieren en sperma te verzamelen van enkele van de favoriete laboratoriumdieren, waaronder muizen, voor grootschalige experimenten.

Om deze reden concentreerden vroege studies van reproductieve biologie zich vaak op ongewervelde zeedieren, die grote hoeveelheden eieren en sperma in het water vrijgeven. 'Als je een leerboek pakt en bemesting opzoekt, kom je er helemaal doorheen zee-egel "Het is lastig om te bestuderen", zegt Gavin Wright, een biochemicus aan de Universiteit van York, VK, die niet bij het onderzoek betrokken was.

Om het aanbodprobleem op te lossen, begonnen Andrea Pauli, een moleculair bioloog aan het Onderzoeksinstituut voor Moleculaire Pathologie in Wenen, en haar collega's hun werk Zebravis, een soort gewervelde dieren die ook hun eieren en sperma in het omringende water vrijgeven. Om de moeilijkheden bij het werken met membraaneiwitten in het laboratorium te omzeilen, gebruikte het team AlphaFold om de interacties tussen eiwitten te voorspellen. Twee ontwikkelaars van AlphaFold ontvingen op 9 oktober de Nobelprijs voor de Scheikunde.

Niet twee, maar drie

AlphaFold voorspelde dat drie sperma-eiwitten samenwerken om een ​​complex te vormen. Van twee van deze eiwitten was voorheen bekend dat ze belangrijk zijn voor de vruchtbaarheid. Pauli en haar collega's bevestigden vervolgens dat de derde ook cruciaal is voor de vruchtbaarheid bij zowel zebravissen als muizen en dat de drie eiwitten met elkaar interageren.

Het team ontdekte ook dat het trio bij de zebravis een plaats creëert waar een ei-eiwit kan binden, waardoor een mechanisme ontstaat waarmee de twee cellen elkaar kunnen herkennen. "Het is een manier om te zeggen: 'Sperma, je hebt een ei gevonden' en 'Ei, je hebt een sperma gevonden'", zegt Andreas Blaha, biochemicus bij het Research Institute of Molecular Pathology en co-auteur van de studie.

De resultaten zouden op een dag een manier kunnen zijn om mensen met onvruchtbaarheid te screenen om te zien of problemen met dit complex de oorzaak kunnen zijn, zegt Wright.

De resultaten benadrukken ook de rol van AlphaFold bij het bestuderen van bevruchting, voegt hij eraan toe. "We zijn beperkt in termen van experimenten", zegt hij. “Het zou kunnen dat deze modelresultaten in de toekomst een belangrijke rol gaan spelen.”

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

   Google Scholar

Referenties downloaden