ИИ помог ученым раскрыть секреты оплодотворения сперматозоидом яйцеклетки

Исследования с использованием искусственного интеллекта AlphaFold позволили ученым раскрыть новый белковый комплекс, который инициирует процесс оплодотворения между сперматозоидом и яйцеклеткой. Это открытие проливает свет на молекулярные взаимодействия, необходимые для успешного слияния половых клеток.

Генетические исследования уже выявили множество белков, участвующих в контакте между сперматозоидом и яйцеклеткой, но точные механизмы их взаимодействия оставались неясными. Лаборатория Андреа Паули в IMP (Институт молекулярной патологии) и международная команда ученых использовали структурные предсказания с помощью AlphaFold, чтобы обнаружить ключевой белковый комплекс, необходимый для начала оплодотворения. Результаты, опубликованные 17 декабря в журнале Cell, показывают, что данный механизм «замок и ключ» является общим для всех позвоночных, что указывает на его эволюционную значимость.

Процесс оплодотворения начинается, когда сперматозоид направляется к яйцеклетке, где происходит связывание их мембран, что позволяет генетическому материалу объединиться. Это слияние подготавливает яйцеклетку к дальнейшему развитию и образованию зиготы — первой клетки нового организма. Однако точные молекулярные механизмы, которые обеспечивают этот процесс, долго оставались загадкой.

С помощью AI-технологий, включая AlphaFold Multimer, ученые смогли предсказать, как белки на поверхности сперматозоидов взаимодействуют друг с другом и с мембраной яйцеклетки. В ходе работы был выявлен новый белок Tmem81, который образует комплекс с двумя известными белками сперматозоидов — Izumo1 и Spaca6. Этот комплекс, по мнению ученых, играет ключевую роль в успешном оплодотворении.

Используя эксперименты на модельных организмах, таких как данио-рерио, мыши и человеческие клетки, исследователи подтвердили, что этот белковый тример действительно образуется в живых организмах и необходим для нормального процесса оплодотворения. Взаимодействие комплекса с белком яйцеклетки Bouncer, который служит своего рода «замком», открывающим доступ к яйцеклетке только при наличии правильного «ключа» (в виде комплекса белков сперматозоида), подтверждает его критическую роль в процессе слияния клеток.

Открытие этого эволюционно сохраненного белкового комплекса является важным шагом в изучении молекулярных основ оплодотворения. Это знание может привести к новым методам диагностики и лечения бесплодия, а также помочь в разработке более эффективных методов контрацепции и репродуктивных технологий.

ПолитАналитика