AG九游会-人工智能揭示精子如何“黏住”卵子—新闻—科学网

前不久，以AlphaFold为代表的人工智能手艺在卵白质布局猜测与卵白质计较设计中的进献，帮忙DeepMind的研究人员摘得诺贝尔化学奖。

在近日颁发在《细胞》和4月颁发在eLife的研究中，AlphaFold再展神通，在其猜测的指点下，两个研究团队都自力判定出了一个由3种卵白质构成的复合物。该复合物位在精子头部，在受精进程中锁定卵细胞概况。

英国约克年夜学生物化学家、eLife论文合著者Gavin Wright暗示，这展现了人工智能解决持久困扰科学家的问题的潜力，特殊是在生殖生物学等范畴。由于在这些范畴，人体组织尝试多是不道德的，特殊是在培育皿中夹杂人类精子和卵子是受严酷监管的。在这些环境下，“利用计较建模多是独一的方式”。

精子和卵子的微不雅连系是使生命降生的一场“相遇”。但这个要害时刻背后的很多科学问题人们尚不清晰。好比，研究人员一向在尽力肯定调和精子和卵子黏在一路、融会并同享遗传物资的份子机制。

研究人员此前发现了很多介入脊椎动物受精的单个卵白质。2005年，日本的一个研究小组发现，敲除小鼠中的一个特定基因会致使它们发生看起来健康、有活力，但现实上没法与卵细胞融会的精子。他们将该基因定名为Izumo1。近10年后，另外一个研究小组在卵细胞上发现了一种与Izumo1连系的卵白质受体——Juno。

另外，还研究人员发现了其他相干卵白质。好比，2020年一个研究团队发现敲除Spaca6基因的小鼠发生的精子与缺少Izumo1的小鼠有不异的缺点。

虽然有迹象注解这两种精子卵白和卵子受体需要彼此感化才能毗连，但细节依然不清晰。为此，有两个研究团队别离向AlphaFold追求帮忙。

在这两个团队的研究中，他们操纵AlphaFold-Multimer猜测了精子上一种由Izumo1、Spaca6和另外一种已知卵白质Tmem81构成的复合物或三聚体。此中，Tmem81早之前的研究行动发现与受精相干。

AlphaFold-Multimer是DeepMind开辟的AlphaFold项目标一个扩大，旨在猜测卵白质多聚体的三维布局。

在颁发在eLife的研究中，包罗Wright在内的由瑞典卡罗林斯卡学院布局生物学家Luca Jovine带领的团队，阐发了小鼠和人类的卵白质布局，发现上述三聚体可以与Juno和卵细胞上的另外一种卵白质CD9构成更年夜的复合物。

而由奥地利份子病理研究所（IMP）份子生物学家Andrea Pauli带领的团队则更进一步，他们展开了尝试，以验证AlphaFold-Multimer猜测的复合体是不是存真的存在。成果他们发现，在斑马鱼和小鼠中敲除Tmem81会致使与敲除Izumo1或Spaca6不异的精子缺点。这证实了Tmem81确切对受精相当主要。

研究人员还发现，在斑马鱼精子样本中添加Izumo1、Spaca6或Tmem81的抗体总能同时提掏出这3种卵白质，证实它们正如AlphaFold-Multimer猜测的那样构成了三聚体。

AlphaFold-Multimer还猜测了上述三聚体的分歧部门负责与卵子的分歧怪异受体连系。而这一点，在斑马鱼卵白质的尝试中获得了撑持。

Pauli说，值得留意的是，精子的这类三聚体在脊椎动物进化进程中连结不变，而卵子受体却产生了转变。这可能反应了卵子是若何顺应分歧情况的——鱼卵凡是体外受精，而哺乳动物的卵在体内受精。

有研究人员指出，虽然Pauli团队在斑马鱼中发现了这类三聚体，又注解人类的上述3种卵白质可以在试管中彼此连系，但两个研究团队都没有直接研究注解这类复合物是在哺乳动物精子上天然构成的，也没有注解它能与哺乳动物卵子连系。不外，这些根基的生物学发现有朝一日可能会发生临床意义，好比开辟避孕新方式、筛查不孕患者突变等。

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