Εργαλείο που κέρδισε βραβείο Νόμπελ φωτίζει τη διαδικασία της αναπαραγωγής, ελπίδες για ανάπτυξη νέων θεραπειών γονιμότητας
Ενα εργαλείο τεχνητής νοημοσύνης αποκαλύπτει άγνωστους χημικούς μηχανισμούς.
Ένα εργαλείο τεχνητής νοημοσύνης η δημιουργία του οποίου απέσπασε ένα από τα φετινά βραβεία Νόμπελ Χημείας αποκάλυψε άγνωστες στην επιστήμη λεπτομέρειες της μοριακής συνάντησης μεταξύ σπέρματος και ωαρίων. Το πρόγραμμα AlphaFold, το οποίο προβλέπει τις πρωτεϊνικές δομές, εντόπισε μια τριάδα πρωτεϊνών που συνεργάζονται για να λειτουργήσουν ως… προξενητές μεταξύ των γαμετών. Χωρίς αυτά, η σεξουαλική αναπαραγωγή μπορεί να φτάσει σε αδιέξοδο σε ένα ευρύ φάσμα ζώων, από ψάρια έως θηλαστικά.
Το εύρημα, που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Cell 1», έρχεται σε αντίθεση με μια προηγούμενη αντίληψη ότι μόνο δύο πρωτεΐνες – μία στο ωάριο και μία στο σπέρμα – επαρκούν για να εξασφαλίσουν τη γονιμοποίηση.
Παρά τον κρίσιμο ρόλο της στην αναπαραγωγή, η διαδικασία με την οποία πραγματοποιείται η ένωση ωαρίου και σπέρματος στα σπονδυλωτά είναι ένα μοριακό μυστήριο που έχει αποδειχθεί δύσκολο να σπάσει. Η ένωση των δύο κυττάρων περιλαμβάνει πρωτεΐνες που βρίσκονται σε λιπαρές μεμβράνες, καθιστώντας δύσκολη τη μελέτη τους χρησιμοποιώντας τυπικές βιοχημικές μεθόδους. Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών των πρωτεϊνών είναι συχνά αδύναμες και φευγαλέες και είναι δύσκολο να συλλεχθούν αρκετά βιώσιμα ωάρια και σπέρμα από ορισμένα από τα αγαπημένα πειραματόζωα των ερευνητών, συμπεριλαμβανομένων των ποντικών, για εκτεταμένα πειράματα.
To εργαλείο
Ως αποτέλεσμα, οι πρώτες μελέτες της αναπαραγωγικής βιολογίας συχνά επικεντρώθηκαν σε θαλάσσια ασπόνδυλα που απελευθερώνουν άφθονες ποσότητες ωαρίων και σπέρματος στο νερό. «Αν βγάλετε ένα εγχειρίδιο από το ράφι και αναζητήσετε τη γονιμοποίηση, θα διαβάσετε τα πάντα για τους αχινούς. Είναι δύσκολο πράγμα η έρευνα» λέει ο Γκάβιν Ράιτ. βιοχημικός στο βρετανικό Πανεπιστήμιο του Γιορκ ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.
Για να ξεπεράσουν το πρόβλημα η Άντρεα Πάουλι μοριακή βιολόγος στο Ερευνητικό Ινστιτούτο Μοριακής Παθολογίας στη Βιέννη, και οι συνάδελφοί της ξεκίνησαν την εργασία τους στο μικρό τροπικό ψάρι zebrafish, ένα σπονδυλωτό που απελευθερώνει επίσης τα ωάρια και το σπέρμα του στο νερό. Για να παρακάμψει τις δυσκολίες της εργασίας με πρωτεΐνες μεμβράνης στο εργαστήριο, η ομάδα χρησιμοποίησε το AlphaFold για να προβλέψει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πρωτεϊνών.
Το AlphaFold προέβλεψε ότι τρεις πρωτεΐνες σπέρματος ενώνονται για να σχηματίσουν ένα σύμπλεγμα. Δύο από αυτές τις πρωτεΐνες ήταν ήδη γνωστό ότι είναι σημαντικές για τη γονιμότητα. Οι ερευνητές επιβεβαίωσαν ότι η τρίτη πρωτεΐνη είναι επίσης κρίσιμη για τη γονιμότητα τόσο στα zebrafish όσο και στα ποντίκια, και ότι οι τρεις πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους στο ψάρι ζέβρα και στο ανθρώπινο σπέρμα.
Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι στο ψάρι το τρίο δημιουργεί μια θέση δέσμευσης για μια πρωτεΐνη αυγού που ονομάζεται Bouncer, παρέχοντας έναν μηχανισμό με τον οποίο τα δύο κύτταρα μπορούν να αναγνωρίσουν το ένα το άλλο. «Είναι ένας τρόπος να πεις, ‘σπέρμα βρήκες ένα ωάριο και «ωάριο βρήκες ένα σπέρμα», λέει ο Άντρεας Μπλάχα, βιοχημικός στο Ερευνητικό Ινστιτούτο Μοριακής Παθολογίας, μέλος της ερευνητικής ομάδας.
«Τα ευρήματα θα μπορούσαν μια μέρα να δώσουν έναν τρόπο για τον έλεγχο των ανθρώπων που αγωνίζονται με τη στειρότητα, για να μάθουμε εάν προβλήματα με αυτό το σύμπλεγμα θα μπορούσαν να είναι η αιτία» λέει ο Γκάβιν Ράιτ.
Naftemporiki.gr
