人工智能揭开：精子解锁卵子的神秘蛋白质媒人

在一项新的研究中，研究人员已确定了三种蛋白质，它们是精子与卵子融合的关键所在。

研究人员使用人工智能工具 AlphaFold 揭示了精子蛋白质在分子水平上的相互作用，为脊椎动物共有的受精这一基本方面提供了线索。

当精子在化学信号的引导下朝卵子移动时，受精便开始了。一旦它们到达卵子，精子就会与卵子表面结合，启动它们的遗传物质融合形成受精卵。然而，促成这种关键相互作用的精确分子机制一直令人难以捉摸。

维也纳分子病理学研究所（IMP）的安德里亚·保利（Andrea Pauli）的实验室与国际合作者一道，利用 AlphaFold Multimer 预测指导精卵融合的蛋白质相互作用。

该团队将重点放在精子膜蛋白上，运用 AlphaFold 来预测哪些蛋白质可能相互结合。

他们的分析表明，两种此前已知的蛋白质，即 Izumo1 和 Spaca6，与第三种新发现的蛋白质 Tmem81 相互作用。

“我们惊讶地发现了一种此前从未被表征过的新蛋白质。”该研究的共同第一作者安德烈亚斯·布拉哈说道。

这种由 Izumo1、Spaca6 和 Tmem81 组成的新三聚体复合物已被证明在受精过程中发挥着关键作用。

当这个复合物遭到破坏时，雄性斑马鱼和小鼠就变得不育了。

研究人员证实，这种精子蛋白复合物与斑马鱼卵子表面的蛋白质相互作用，该蛋白质被称作 Bouncer，其起着‘锁’的作用，能够允许精子与卵子融合。

Bouncer 在斑马鱼中的作用类似于哺乳动物中 Juno 的功能，不过这些蛋白质在进化方面没有关联。

这一发现表明，虽然精子蛋白在物种间一直保持不变，但卵子蛋白已经独立进化，以促进不同脊椎动物的受精。

“它在数百万年的进化过程中一直保持这一事实表明，这种锁和钥匙的过程是多么重要，”该研究的主要作者安德里亚·保利说。

鉴于卵子蛋白的进化分歧，这一发现尤其有趣，它们使用物种特异性的锁——比如斑马鱼中的 Bouncer 和哺乳动物中的 Juno——与保守的精子蛋白这一钥匙相结合。

研究人员以对活体生物开展实验的方式，验证了他们的由人工智能生成的预测，证实这种蛋白质复合物不仅存在于斑马鱼中，还存在于小鼠和人类中。这表明相同的精子蛋白质复合物可能是脊椎动物受精的普遍特征。

这一发现为探索生育治疗和生殖健康开辟了新的途径，因为所涉及的蛋白质对融合过程极为重要。研究人员迫切渴望探索不同物种是如何进化出不同的卵蛋白来与保守的精子机制相互作用的。

随着科学家对受精的分子基础展开进一步研究，像 AlphaFold 这类人工智能驱动的工具正在为驱动新生命创造的基本过程提供见解。

对这种三聚体蛋白复合物的鉴定不仅增进了我们对于生殖生物学的理解，而且还提出了有关物种间受精机制进化多样性的有趣议题。

这项研究已在《细胞》.发表