Potencjalnie sprawne, zdrowe i ruchliwe plemniki, jednak niebędące w stanie zapłodnić komórki jajowej. Eksperymenty przeprowadzone z wykorzystaniem algorytmu sztucznej inteligencji AlphaFold odpowiadają na pytanie, jaka może być tego przyczyna. Czy to będzie przełom w leczeniu niepłodności?
Najnowsze badania przeprowadzone przez austriackich uczonych wykazały, że usunięcie jednego z 3 kluczowych białek plemnikowych skutecznie uniemożliwia zapłodnienie.
Odkrycie austriackich naukowców
Zespół badawczy z Research Institute of Molecular Pathology wWiedniu przeprowadził badania na kręgowcach, wykorzystując uhonorowany Nagrodą Nobla algorytm sztucznej inteligencji AlphaFold. Algorytm został opracowany przez naukowców z firmy DeepMind, powiązanej z Google. Badania miały na celu przeanalizować, jakie białka znajdują się na powierzchni plemników i jak mogą wchodzić wchodzić ze sobą w interakcje.
AlphaFold to algorytm sztucznej inteligencji, który potrafi przewidywać trójwymiarowe struktury białek na podstawie ich sekwencji aminokwasów.
W wyniku przeprowadzonych badań odkryto, że trzy białka, mające kluczowe znaczenie dla zapłodnienia, mogą na siebie oddziaływać. AlphaFold zasugerował, że białkami plemnikowymi są Izumo1, Spaca6 i Tmem81, które współpracując, tworzą kompleks.
Badania dotyczące białek przeprowadzono na Danio pręgowanym (małej rybce często wykorzystywanej przez uczonych jako organizm modelowy) oraz na myszach oraz komórkach ludzkich.
Połączenie komórki jajowej i plemnika – czego jeszcze nie wiedzieliśmy?
Do tej pory naukowcom wiadomo było o dwóch białkach, biorących udział w zapłodnieniu – jednym na powierzchni plemnika i drugim na błonie komórki jajowej. Mowa o białku Izumo1 i Juno. Japońscy badacze w 2005 roku wykazali, że usunięcie u myszy jednego z genów (nazwanego potem Izumo1) spowoduje, że plemniki będą wyglądały na ruchliwe, zdrowe, a mimo to nie będą wiązały się z komórkami jajowymi. Dekadę później na komórkach jajowych odkryto receptor białkowy, nazwany później Juno. W 2020 roku naukowcy eksperymentalnie usunęli gen Spaca6 u myszy i okazało się, że efekt jest taki sam jak w przypadku genu Izumo1. Plemniki nie były zdolne do zapłodnienia.
Co nowego wykazało badanie z wykorzystaniem sztucznej inteligencji?
Badacze odkryli, że w zapłodnieniu bierze udział jeszcze trzecie białko – Tmem81. AlphaFold zasugerował, że Tmem81 w połączeniu z Izumo1 i Spaca6 tworzą na powierzchni plemnika kompleks, który pozwala się sprawnie przedostać do komórki jajowej i tym samym ją zapłodnić.
Usunięcie genu Tmem81 u organizmów modelowych spowodowało takie same defekty plemników jak wykluczenie białek Izumo1 lub Spaca6. Pozornie zdrowe i sprawne plemniki nie były w stanie zapłodnić komórki jajowej.
Okazuje się więc, że wszystkie trzy białka: Izumo1, Spaca6 i Tmem81, są niezbędne do prawidłowego przebiegu zapłodnienia.
Białka Izumo1, Spaca6 i Tmem81 a diagnostyka niepłodności
Kompleks białkowy Izumo1, Spaca6 i Tmem81 odgrywa kluczową rolę w procesie zapłodnienia. Białka tworzą na powierzchni plemnika rodzaj „klucza”, który umożliwia otwarcie komórki jajowej, a tym samym skuteczne zapłodnienie.
Badania wykazały, że każde z tych trzech białek ma porównywalny wpływ na wymianę materiału genetycznego, stąd zaburzenia w obrębie któregokolwiek z nich może skutkować niepłodnością.
W niedalekiej przyszłości to odkrycie może przyczynić się do szybszej i trafniejszej diagnozy u osób borykających się z przedłużonymi staraniami o ciążę. Możliwe będzie opracowanie testów pozwalających odkryć nieprawidłowości w obrębie białek Izumo1, Spaca6 i Tmem81, a także powstanie nowych terapii leczących niepłodność.
Badania nad kompleksem białek są jednak dopiero we wczesnej fazie, więc na pogłębione analizy i opracowanie metod leczenia niepłodności z ich wykorzystaniem przyjdzie nam jeszcze trochę poczekać.
Źródło: Science, Nature, AP, dzienniknaukowy.pl
Fot. pexels.com/Nadezhda Moryak
Dodaj komentarz