Simülasyonlar, sperm yumurtayı kabul ettiğinde ne olduğunu ortaya koyuyor: ScienceAlert

Süzülen spermin kendisini jelatinimsi yumurtaya doğru ittiği an, ani bir değişim anıdır. içeri Saniyelerden dakikalaraYumurta zarındaki kimyasal değişiklikler ve Dış ceket Bunun için kanunlaştırılmıştır Daha fazla sperm oluşmasını önleyin Yumurtaya bağlanıp içine girmekten.

Sperm ve yumurta kimyasal olarak birbirini tanıdığında ve daha sonra zarlarını birbirine kaynaştırdığında da bir dizi reaksiyon meydana gelir. Ancak bu kesin moleküler olayların önemine rağmen ayrıntıları tam olarak çözülebilmiş değil.

ETH Zürih ve İsviçre'deki Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından yürütülen yeni bir çalışma, döllenme sürecindeki kritik rolüyle bilinen özel bir protein kompleksinin inceliklerini ortaya çıkardı.

“İki proteinin bir kombinasyonu olması gerekiyordu [JUNO and IZUMO1] germ hücreleri arasındaki tanıma ve yapışma sürecini başlatan, böylece onların füzyonunu sağlayan bir komplekse dönüşür. Açıklıyor ETH Zürih'te biyoenformatikçi ve çalışmanın ilk yazarı Paulina Bakak.

Dişi yumurta hücresinin dış zarında yer alan JUNO ile erkek sperm hücresinin yüzeyinde yer alan IZUMO1 arasındaki bu etkileşim, yeni birleşen iki cinsiyet hücresi arasında bilinen ilk fiziksel bağlantıdır.

Ancak JUNO-IZUMO1 konjugatının küçük moleküllü inhibitörlerini potansiyel bir doğum kontrolü aracı olarak geliştirme çabaları yeterince ileri gitmedi, bu nedenle araştırmacılar bunların moleküler etkileşimlerinde bildiğimizden daha fazla olabileceğinden şüpheleniyorlar.

Tek tek proteinlerin ve protein komplekslerinin yapısını öğrenmek için yaygın olarak kullanılan teknikler; Kriyoelektron mikroskobu Ve Protein kristalografisiayrıca proteinlerin anında dondurulmasını veya kristalleştirilmesini de içerir; bu, protein yapılarının yalnızca statik bir görüntüsünü ürettikleri ve dinamik etkileşimlerini yakalayamadıkları anlamına gelir.

Ancak hücrelerin içinde proteinler sürekli olarak sentezleniyor ve şekillendiriliyor, sulu bir karışım içinde yüzüyor… sitoplazmaVe ortaklarından bağlantı ve ayrılma ve geri dönüşüm.

Bakak ve meslektaşları, sudaki JUNO ve IZUMO1 arasındaki etkileşimleri simüle etmek için bir İsviçre süper bilgisayarı kullandılar ve böylece hücrelerdeki doğal konformasyonlara daha yakından benzediler.

Her simülasyon yalnızca 200 nanosaniye sürdü ancak JUNO-IZUMO1 kompleksinin başlangıçta bir grup zayıf, kısa ömürlü molekül tarafından stabilize edildiğini gösterdi. Kovalent olmayan etkileşimler protein molekülleri arasındadır.

Araştırmacılar, bu iletişimlerin her birinin 50 nanosaniyeden daha kısa sürdüğünü ve diğer moleküller veya mutasyonlar tarafından kesintiye uğradığında ne olacağını anlamanın doğum kontrolü ve kısırlık konusunda fikir verebileceğini söyledi. Tavsiye etmek.

Daha sonra Bakak ve meslektaşları, JUNO-IZUMO1 kompleksini bir arada tutan uzun vadeli bağların çinko iyonları tarafından nasıl istikrarsızlaştırılabileceğini simüle etti.

Sperm ve yumurtanın birleşmesinden dakikalar sonra döllenmiş yumurta, yüklü çinko atomlarından oluşan bir seli salar. Diğer spermlerin girmesini önleyin Yumurtanın dış kabuğu güçlendirilerek güçlendirilir.

Simülasyonlar, çinko iyonlarının varlığının IZUMO1'in esnek bir yapıya dönüşmesine neden olduğunu ve dolayısıyla artık JUNO'ya güçlü bir şekilde bağlanamadığını gösterdi. Bu, yumurtanın çinko salımının yaklaşan spermin bağlanmasına da engel olabileceğini düşündürmektedir.

Bu sadece protein dizilerine ve şekillerine dayalı bir bilgisayar simülasyonu olsa da, sonuçlar döllenmenin ilk anlarına dair yeni bilgiler sağlıyor.

“Böyle bir şeyi ancak simülasyonların yardımıyla tespit edebiliriz.” o diyor Viola Vogel, Zürih'teki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü'nde biyofizikçi ve tanınmış bir yazardır.

“Proteinlerin sabit kristal yapılarına dayanarak onlardan çıkaracağımız sonuçlar mümkün olamaz.”

Çalışma şu tarihte yayınlandı: Bilimsel raporlar.