"Женитьбу" яйцеклетки и сперматозоида устраивают особые белки-свахи

Инструмент искусственного интеллекта AlphaFold, удостоенный Нобелевской премии этого года, помог ученым раскрыть интимные подробности молекулярного связывания сперматозоидов и яйцеклеток.

Программа AlphaFold, предсказывающая структуру белков, выявила три белка, которые как свахи обеспечивают встречу сперматозоида и яйцеклетки. Без этих белков половое размножение у широкого круга животных от рыб до млекопитающих затруднено.

Результаты работы опубликованы в журнале Cell.

Несмотря на важнейшую роль, которую процесс слияние яйцеклетки и сперматозоида играет при размножении позвоночных, описать его на молекулярном уровне долгое время не удавалось. В объединении двух клеток участвуют белки, которые находятся в мембранах и их взаимодействие трудно уловимо при лабораторных исследованиях. Поэтому ученые обычно рассматривали оплодотворение на морских беспозвоночных, которые выбрасывают в воду огромное количество яйцеклеток и сперматозоидов. "Если вы возьмете с полки учебник и посмотрите, как происходит оплодотворение, вы прочитаете все о морских ежах", – говорит Гэвин Райт, биохимик из Университета Йорка (Великобритания), который не принимал участия в исследовании.

Чтобы наконец разобраться с тем, как происходит слияние яйцеклетки и сперматозоида у позвоночных, Андреа Паули, молекулярный биолог из Научно-исследовательского института молекулярной патологии в Вене, и ее коллеги исследовали процесс оплодотворения у рыбок зебрафиш – позвоночных, которые также выпускают свои яйца и сперму в воду.

Чтобы обойти трудности работы с мембранными белками, команда использовала инструмент ИИ AlphaFold.

AlphaFold нашел три белка у сперматозоидов, которые объединяются в комплекс, обеспечивающий слияние с яйцеклеткой. Используя предсказание AlphaFold, ученые лабораторными методами подтвердили, что этот комплекс имеет решающее значение для оплодотворения как у зебрафиш, так и у мышей. Эти три белка работают и в сперматозоидах человека.

Команда показала, что три белка сперматозоида образуют участок связывания, который распознает белок яйцеклетки под названием Bouncer. Это способ сказать: "Сперматозоид, ты нашел яйцеклетку" и "Яйцеклетка, ты нашла сперматозоид", говорят ученые.

По словам ученых, полученные результаты могут помочь людям, страдающим бесплодием. Возможно, причиной такого состояния как раз и является сбой в работе белков-свах. Кроме того, работа показывает насколько важна роль AlphaFold в современной биологии.