Намериха “ключа на живота”: три протеина позволяват на сперматозоид и яйцеклетка да станат едно цяло

21.11.2024 20:30 Александър Трайков
СНИМКА: ФРИЙПИК

Откритието е направено с помощта на сложна технология с изкуствен интелект, която е отличена с Нобелова награда

Те са доста странна двойка. Тя е масивна, сферична и неподвижна. Той е малък, има опашка и не спира да плува. А връзката им е от решаващо значение за почти всяко живо същество на Земята. Това са яйцеклетката и сперматозоидът.

Как точно тези две клетки се свързват, дълго време беше загадка. Изследване, публикувано в медицинското списание Cell, обаче променя това. Научният труд се основава на отличена с Нобелова награда технология за изкуствен интелект и показва, че взаимносвързана група от три протеина е ключът, който позволява на сперматозоида и яйцеклетката да образуват едно цяло.

Този основополагащ сноп от вещества е общ за всички животни,

независимо дали става въпрос за риба, или за бозайник. Учените предполагат, че трите протеина може да бъдат открити и при човешкото оплождане.

За тези, които все още не са запознати, животът при почти всички живи същества на Земята започва със сперматозоид, който е достатъчно бърз, за да изпревари всичките си 300 млн. събратя и да успее да си проправи път към клетъчната мембрана на яйцеклетката. По някакъв начин двете клетки се разпознават и се свързват. След това за миг главата на сперматозоида преминава в сърцевината на яйцеклетката, сякаш прекрачва праг на врата. Това, което се образува в този момент, се нарича зигота, която започва да се дели непрестанно, за да даде началото на ембрион.

При предишни изследвания учените са открили четири протеина в сперматозоидите на бозайниците, които присъстват и в тези на рибите и са необходими за оплождането. Но никой не подозирал дали те могат да работят в екип, за да влязат в яйцеклетката и как всъщност го правят.

В новото проучване Андреа Паули, биолог в Изследователския институт по молекулярна патология във Виена, и сътрудници от няколко институции се питат как протеините на сперматозоидите могат да си сътрудничат по време на оплождането.

За да намерят отговор на въпросите си, изследователите използвали нещо, наречено AlphaFold - технология, която тази година получи Нобелова награда за химия. Тя използва изкуствен интелект, за да предскаже формата на даден протеин. С помощта на AlphaFold екипът успял да сравни вече познатите четири сперматозоидни белтъка с огромна база данни

от 1400 други протеина, открити в клетъчните повърхности на тестисите на рибата данио

“Искахме да намерим нещо, за което да знаем, че ще бъде на точното място и в точното време”, казва Виктория Денеке от лабораторията на д-р Паули.

“Дори за AlphaFold това беше предизвикателство. Той работеше в продължение на две или три седмици, като изразходваше почти всички компютърни ресурси на кампуса. Другите хора в сградата не бяха толкова щастливи”, разказва тя.

Накрая AlphaFold прогнозирал, че два от първоначално описаните четири сперматозоидни белтъци ще се свържат един с друг заедно с трети, който досега не бил известен, създавайки своеобразен молекулярен сноп.

Лабораторните експерименти потвърдили предположението на програмата: мъжките риби данио, при които липсвал новооткритият трети протеин, били безплодни. Същото било установено и при мъжки мишки с подобно отклонение. Сперматозоидите им плували нормално, но не можели да се слеят с яйцеклетка. Учените открили и биохимични доказателства, че трите сперматозоидни белтъка работят като едно цяло както при рибата данио, така и при хората.

“Вероятно същият ключов сноп съществува при много (или всички) животни с гръбначен стълб”, казва д-р Паули.

Тя описва това тройно обединение в структурата на сперматозоида като своеобразен ключ, който пасва на “ключалката” на яйцеклетката. При рибите тази ключалка е протеин, наречен Bouncer. Главата на сперматозоида не може да пробие клетъчната мембрана без него.

По-ранни изследвания идентифицираха и подобна

“ключалка” в яйцеклетките на бозайниците,

която се свързва с един от протеините в трипротеиновия сноп. Биохимичното образувание при бозайниците не се казва Bouncer, а Juno.

Това означава, че някъде в историята животните трябва да са развили различни яйчникови белтъци, които да се свързват с протеиновия сноп на сперматозоидите.

 “Наистина интересна и странна загадка. Ключалката на яйцеклетката се е променила, но по някакъв начин ключът на сперматозоида е останал същият”, казва д-р Паули.

Амбър Краучунас, репродуктивен биолог от Университета на Делауеър, САЩ, която не е участвала в изследването, определи резултатите от него като “наистина вълнуващи”.

По-рано тази година друга изследователска група независимо използва AlphaFold и прогнозира съществуването на същия трипротеинов сноп при бозайниците.

“Фактът, че две независими групи стигнаха до едни и същи заключения, със сигурност повишава нашата увереност в резултатите”, уточнява д-р Краучунас.

Според нея предстои още работа за разкриване на тайните на оплождането. Например за някои сперматозоидни протеини се знае, че са общи за бозайниците и рибите, но не са част от трипротеиновия ключ. Ще е интересно на учените да разберат какво правят те.

“Това е толкова фундаментален въпрос с толкова малко молекулярни отговори”, заключава д-р Паули. 

Други от Докторе кажи

Пострадалият при влаковата катастрофа, настанен в ИСУЛ, е с опасност за живота

59-годишният мъж, който пострада при сблъсъка между два товарни влака вчера и беше докаран от екип на СМП в УМБАЛ „Царица Йоанна – ИСУЛ", остава в много тежко състояние, с опасност за живота

Главният здравен инспектор Ангел Кунчев: От грип боледуват всички, но някои не ходят на лекар

От грип боледуват хора от всякакви възрастови групи, но не всички от тях ходят на лекар. По тази причина рискът от заразяване е различен, обясни главният здравен инспектор доц

Десет смъртни случая след усложнения от грип са регистрирани в Кипър

Десет смъртни случая от усложнения вследствие на грип са регистрирани през този сезон в Кипър, като също така е отчетен първият смъртен случай на бебе от респираторно-синцитиалния вирус (RSV)

Министър Кондева издаде нова заповед за забрана на износа на някои лекарства

Министърът на здравеопазването д-р Галя Кондева издаде нова заповед, с която се забранява износът на точно определени лекарства. Целта е осигуряване на достатъчно количества за нуждите на българските

Д-р Вълков: 90% от приетите в болница са с респираторни инфекции, често с грип

90% от новохоспитализираните пациенти са с респираторни инфекции, по-често с грип - 80% от тях са заболели от него в Клиниката по въздушно-капкови инфекции. Пикът се очаква към началото на февруари

>