AlphaFold 揭示精子和卵子如何结合的细节


今年获得诺贝尔奖的人工智能工具 揭示了 精子和卵子 之间分子相遇的详细过程 :三种精子蛋白共同充当媒人,使脊椎动物能够受精。

AlphaFold 计划 预测蛋白质结构 ,它确定了三种蛋白质,它们可以协同工作,充当配子之间的媒人。如果没有它们, 从鱼类到哺乳动物等多种动物的 有性生殖 可能会陷入死胡同。

这项于 10 月 17 日发表在 《Cell 1》 上的研究结果与之前的观点相矛盾:

  • 之前的观点 认为 :仅有两种蛋白质 (一种在卵子上,一种在精子上)就足以确保受精,这不再是使用钥匙和锁来开门的旧概念了。
  • 新观点认为:需要三种蛋白质

背景上下文
尽管卵子和精子的融合在生殖过程中起着至关重要的作用,但脊椎动物的卵子和精子的融合过程是一个难以破解的分子谜团。两种细胞的结合涉及位于油脂膜中的蛋白质,因此很难使用标准生化方法进行研究。这些蛋白质之间的相互作用通常很弱且转瞬即逝,而且很难从一些研究人员偏爱的实验动物(包括小鼠)中获得足够的可存活的卵子和精子来进行广泛的实验。

亮点
AlphaFold 预测三种精子蛋白会结合在一起形成一个复合物。

  • 其中两种蛋白已知对生育力很重要。
  • 第三种蛋白对斑马鱼和小鼠的生育力也至关重要
  • 并且这三种蛋白在斑马鱼和人类精子中相互作用。

研究小组还发现,在斑马鱼中,这三者为卵子蛋白 Bouncer 创造了一个结合位点,为两种细胞提供了一种相互识别的机制,通知精子和卵子双方:

  • 精子,你发现了一个卵子
  • 卵子,你发现了一个精子
这一发现未来或许能为不孕不育患者提供筛查方法,以查明这种综合症是否是导致不孕不育的原因。

研究结果凸显了 AlphaFold 在研究受精过程中的作用,这些建模研究在未来可能会发挥重要作用。

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-03319-z