النمسا – حدد فريق من الباحثين في النمسا ثلاثة بروتينات تعمل كمفتاح حاسم للسماح للحيوانات المنوية بالاندماج مع البويضة.
واستخدم الباحثون أداة الذكاء الاصطناعي AlphaFold من Google DeepMind التي حصل مطوروها على جائزة نوبل في الكيمياء في وقت سابق من هذا الشهر، للكشف عن كيفية تفاعل بروتينات الحيوانات المنوية على المستوى الجزيئي، ما ألقى الضوء على جانب أساسي من جوانب الإخصاب المشتركة بين الفقاريات.
ويبدأ الإخصاب عندما تنتقل الحيوانات المنوية إلى البويضة، مسترشدة بإشارات كيميائية. وبمجرد وصولها إلى البويضة، ترتبط الحيوانات المنوية بسطح البويضة، ما يؤدي إلى اندماج مادتها الوراثية لتشكيل الزيجوت (البويضة الملقحة أو المخصبة). ومع ذلك، ظلت الآليات الجزيئية الدقيقة التي تسمح بهذا التفاعل الحاسم بعيدة المنال.
واستخدم مختبر أندريا باولي في معهد أبحاث علم الأمراض الجزيئي (IMP) في فيينا، جنبا إلى جنب مع المتعاونين الدوليين، AlphaFold Multimer للتنبؤ بالتفاعلات البروتينية التي توجه اندماج الحيوانات المنوية والبويضة.
وركز الفريق على بروتينات غشاء الحيوانات المنوية، باستخدام AlphaFold للتنبؤ بالبروتينات التي قد ترتبط معا. وكشف تحليلهم أن بروتينين معروفين سابقا، Izumo1 و Spaca6، يتفاعلان مع بروتين ثالث تم اكتشافه حديثا، Tmem81.
وقال أندرياس بلاها، المؤلف المشارك للدراسة: :لقد فوجئنا باكتشاف بروتين جديد لم يتم وصفه من قبل. وقد ثبت أن هذا المركب الثلاثي الجديد، المكون من Izumo1 و Spaca6 و Tmem81، يلعب دورا حاسما في الإخصاب. وعندما تم تعطيل هذا المركب، أصبح ذكور سمك الزرد والفئران عقيمين”.
وأظهر الباحثون أن مركب بروتين الحيوانات المنوية هذا يتفاعل مع بروتين سطح البويضة في سمك الزرد، المعروف باسم Bouncer، والذي يعمل بمثابة “قفل”، ما يسمح للحيوانات المنوية بالاندماج مع البويضة. ودور Bouncer في سمك الزرد مماثل لوظيفة Juno في الثدييات، على الرغم من أن هذه البروتينات غير مرتبطة تطورا.
ويشير هذا الاكتشاف إلى أنه في حين ظلت بروتينات الحيوانات المنوية محفوظة عبر الأنواع، فإن بروتينات البويضات تطورت بشكل مستقل لتسهيل الإخصاب في الفقاريات المختلفة.
وأشار أندريا باولي، المؤلف الرئيسي للدراسة: “إن حقيقة أنها ظلت محفوظة على مدى ملايين السنين من التطور تُظهر مدى أهمية عملية القفل والمفتاح هذه”.
وأثبت الباحثون صحة تنبؤاتهم التي تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي من خلال التجارب على الكائنات الحية، مؤكدين أن هذا المركب البروتيني موجود ليس فقط في سمك الزرد، ولكن أيضا في الفئران والبشر. وهذا يشير إلى أن نفس مركب بروتين الحيوانات المنوية يمكن أن يكون سمة شاملة لإخصاب الفقاريات.
ويفتح هذا الاكتشاف آفاقا جديدة لاستكشاف علاجات الخصوبة والصحة الإنجابية، حيث أن البروتينات المعنية ضرورية لعملية الاندماج.
ويتوق الباحثون إلى استكشاف كيفية تطور بروتينات البويضات المتنوعة لدى الأنواع الحية المختلفة للتفاعل مع آلية الحيوانات المنوية المحفوظة.
نشرت الدراسة في مجلة Cell.
المصدر: Interesting Engineering