AlphaFold visar intima detaljer om ägg- och spermiernas befruktning

AlphaFold visar intima detaljer om ägg- och spermiernas befruktning

Ett konstgjord intelligensverktyg som vann Nobelpriset i år, har intima detaljer om molekylmötet mellan Spermier och ägg 1 avslöjad.

AlphaFold -programmet, som förutsäger proteinstrukturer, identifierade en trio av proteiner som fungerar som mellanhänder mellan gameter. Utan dessa proteiner kunde sexuell reproduktion stannade i en mängd olika djur, från sebrafisk till däggdjur.

Den den 17 oktober iCellDet publicerade fyndet välter det tidigare antagandet att bara två proteiner - ett på ägget och ett på spermierna - skulle vara tillräckligt för att säkerställa befruktning, säger Enrica Bianchi, en reproduktiv biolog vid universitetet i Rom "Tor Vergata" som inte var involverad i studien. "Det är inte längre det gamla konceptet att ha en nyckel och ett lås för att öppna dörren," säger hon. "Det har blivit mer komplicerat."

En mystisk förening

Trots sin kritiska roll i reproduktionen är äggspermfusion i ryggradsdjur ett molekylärt pussel som har visat sig vara svårt att dechiffrera. Anslutningen mellan de två cellerna innehåller proteiner som är belägna i fettmembran och är svåra att undersöka med vanliga biokemiska metoder. Interaktioner mellan dessa proteiner är ofta svaga och flyktiga, och det är svårt att samla tillräckligt med ägg och spermier från några av de favoritlaboratoriedjuren, inklusive möss, för storskaliga experiment.

Av denna anledning fokuserade tidiga studier av reproduktiv biologi ofta på marina ryggradslösa djur, som släpper stora mängder ägg och spermier i vattnet. ”Om du tar en lärobok och letar upp gödsling är du överallt sjöbotten "Det är en knepig sak att studera", säger Gavin Wright, en biokemist vid University of York, Storbritannien, som inte var involverad i studien.

För att övervinna leveransproblemet, Andrea Pauli, en molekylärbiolog vid forskningsinstitutet för molekylär patologi i Wien, och hennes kollegor började sitt arbete Zebrafisk, en typ av ryggradsdjur som också släpper ut sina ägg och spermier i det omgivande vattnet. För att kringgå svårigheterna med att arbeta med membranproteiner i laboratoriet använde teamet Alfafold för att förutsäga interaktion mellan proteiner. Två av AlphaFolds utvecklare fick Nobelpriset i kemi den 9 oktober.

Inte två, men tre

AlphaFold förutspådde att tre spermier proteiner arbetar tillsammans för att bilda ett komplex. Två av dessa proteiner var tidigare kända för att vara viktiga för fertilitet. Pauli och hennes kollegor bekräftade sedan att den tredje också är avgörande för fertilitet hos både sebrafisk och möss och att de tre proteinerna interagerar med varandra.

Teamet fann också att trioen i sebrafisk skapar en plats för ett äggprotein att binda, vilket ger en mekanism genom vilken de två cellerna kan känna igen varandra. "Det är ett sätt att säga," Sperm, du hittade ett ägg "och" ägg, du hittade en spermier ", säger Andreas Blaha, en biokemist vid forskningsinstitutet för molekylär patologi och medförfattare till studien.

Resultaten kan en dag ge ett sätt att screena människor med infertilitet för att se om problem med detta komplex kan vara orsaken, säger Wright.

Resultaten belyser också AlphaFolds roll i att studera befruktning, tillägger han. "Vi är begränsade när det gäller experiment," säger han. "Det kan vara så att dessa modellresultat spelar en viktig roll i framtiden."

1. Deneke, V.E., et al. Cell https://www.cell.com/cell/fulltext/s0092-8674(24)01093-6 (2024).

   Google Scholar

Ladda ner referenser