یک کشف امیدوارکننده| هوش مصنوعی ۳ پروتئین "پنهان" را شناسایی می‌کند که در لقاح بسیار مهم هستند

به گزارش مجله خبری نگار، محققان از DeepMind گوگل، ابزار هوش مصنوعی AlphaFold استفاده کردند که توسعه دهندگان آن در اوایل این ماه برنده جایزه نوبل شیمی شدند، تا نحوه تعامل پروتئین‌های اسپرم در سطح مولکولی را کشف کنند و جنبه کلیدی لقاح مشترک بین مهره داران را روشن کنند.

لقاح زمانی آغاز می‌شود که اسپرم به سمت تخمک حرکت می‌کند و توسط سیگنال‌های شیمیایی هدایت می‌شود. پس از ورود به تخمک، اسپرم به سطح تخمک متصل می‌شود و باعث می‌شود ماده ژنتیکی آن ذوب شود و یک زیگوت (تخمک بارور شده یا بارور شده) تشکیل دهد. با این حال، مکانیسم‌های مولکولی دقیقی که امکان این تعامل حیاتی را فراهم می‌کند، دست نیافتنی باقی ماند.

آزمایشگاه آندریا پائولی در موسسه تحقیقاتی آسیب شناسی مولکولی (IMP) در وین، همراه با همکاران بین المللی، از AlphaFold Multimer برای پیش بینی واکنش‌های پروتئینی که همجوشی اسپرم و تخمک را هدایت می‌کند، استفاده کردند.

این تیم بر روی پروتئین‌های غشای اسپرم تمرکز کردند و از AlphaFold برای پیش بینی اینکه کدام پروتئین‌ها ممکن است به هم متصل شوند، استفاده کردند. تجزیه و تحلیل آنها نشان داد که دو پروتئین شناخته شده قبلی، Izumo۱ و Spaca۶، با سومین پروتئین تازه کشف شده، TMEM۸۱ تعامل دارند.

آندریاس بلاها، یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: "ما از کشف پروتئین جدیدی که قبلا توصیف نشده بود، شگفت زده شدیم. نشان داده شده است که این کمپلکس سه گانه جدید، متشکل از Izumo۱، Spaca۶ و Tmem۸۱، نقش مهمی در لقاح دارد. هنگامی که این ترکیب غیرفعال شد، گورخرماهی نر و موش‌ها عقیم شدند.

محققان نشان دادند که این کمپلکس پروتئین اسپرم با پروتئین سطح تخمک در گورخرماهی که به عنوان تندرست شناخته می‌شود، واکنش نشان می‌دهد که به عنوان یک "قفل" عمل می‌کند و به اسپرم اجازه می‌دهد با تخمک ترکیب شود. نقش تندرست در گورخرماهی مشابه جونو در پستانداران است، اگرچه این پروتئین‌ها به هم مرتبط نیستند.

این کشف نشان می‌دهد که در حالی که پروتئین‌های اسپرم در بین گونه‌ها حفظ شده اند، پروتئین‌های تخم مرغ به طور مستقل برای تسهیل لقاح در مهره داران مختلف تکامل یافته اند.

آندره پائولی، نویسنده اصلی این مطالعه، خاطرنشان کرد: این واقعیت که در طول میلیون‌ها سال تکامل حفظ شده است، نشان می‌دهد که این فرآیند قفل و کلید چقدر مهم است.

محققان پیش بینی‌های ایجاد شده توسط هوش مصنوعی را از طریق آزمایش بر روی موجودات زنده تأیید کردند و تأیید کردند که این ترکیب پروتئینی نه تنها در گورخرماهی، بلکه در موش‌ها و انسان‌ها نیز وجود دارد. این نشان می‌دهد که همان ترکیب پروتئین اسپرم می‌تواند یکی از ویژگی‌های اصلی لقاح مهره داران باشد.

این کشف راه‌های جدیدی را برای کاوش در درمان‌های باروری و سلامت باروری باز می‌کند، زیرا پروتئین‌های درگیر برای فرآیند همجوشی ضروری هستند.

محققان مشتاق بررسی چگونگی رشد پروتئین‌های مختلف تخمک در گونه‌های زنده مختلف برای تعامل با مکانیسم اسپرم حفظ شده هستند.

این مطالعه در مجله Cell منتشر شد.