Kako se spajaju spermij i jajna stanica
25.10.2024.
Alat za umjetnu inteligenciju AlphaFold nagrađen jednom od ovogodišnjih Nobelovih nagrada, otkrio je intimne detalje molekularnog susreta između spermija i jajne stanice.
Program AlphaFold, koji predviđa strukturu proteina, identificirao je trio proteina koji se udružuju kako bi radili kao posrednici između gameta. Bez njih bi spolna reprodukcija mogla zapasti u slijepu ulicu kod velikog broja životinja, od riba do sisavaca.
Ovo otkriće, objavljeno u časopisu Cell, proturječi prethodnoj ideji da su samo dva proteina - jedan na jajnoj stanici i jedan na spermiju - dovoljna da osiguraju oplodnju.
Unatoč njegovoj ključnoj ulozi u reprodukciji, proces spajanja jajne stanice i spermija kod kralježnjaka je molekularna misterija koju je teško razriješiti. Spajanje dviju stanica uključuje proteine koji se nalaze u masnim membranama, što ih čini teškim za proučavanje standardnim biokemijskim metodama. Interakcije između ovih proteina često su slabe i kratkotrajne, a teško je sakupiti dovoljno održivih jajašaca i sperme od nekih od istraživača omiljenih laboratorijskih životinja, uključujući miševe, za opsežne pokuse. Kao rezultat toga, rane studije reproduktivne biologije često su bile usmjerene na morske beskralješnjake koji ispuštaju velike količine jaja i sperme u vodu.
Znanstvenici su započeli svoj rad na zebrici, kralježnjaku koji također ispušta svoja jajašca i spermu u vodu. Kako bi zaobišli poteškoće rada s membranskim proteinima u laboratoriju, tim je koristio AlphaFold za predviđanje interakcija između proteina. Dvojici programera AlphaFolda dodijeljen je dio Nobelove nagrade za kemiju 2024.
AlphaFold je predvidio da se tri proteina sperme spajaju i tvore kompleks. Za dva od ovih proteina već se znalo da su važni za plodnost. Radeći u laboratoriju, istraživači su potvrdili da je treći također ključan za plodnost i kod zebrica i kod miševa, te da tri proteina međusobno djeluju kod zebrica i ljudske sperme.
Tim je također otkrio da, kod zebrica, trio stvara mjesto vezivanja za protein jajeta koji se zove Bouncer, osiguravajući mehanizam pomoću kojeg se dvije stanice mogu međusobno prepoznati. Nalazi bi jednog dana mogli poslužiti kao način za pregled ljudi koji se bore s neplodnošću, kako bi se otkrilo mogu li problemi s ovim kompleksom biti uzrok. A rezultati naglašavaju i ulogu AlphaFolda u proučavanju oplodnje.