Yapay zeka destekli AlphaFold aracı, omurgalıların üreme süreçlerindeki gizemlerden biri olan sperm ve yumurta arasındaki etkileşimi daha ayrıntılı bir şekilde gün yüzüne çıkardı. Bu yılın Nobel Ödüllerinden birinde adını geniş kitlelere duyuran AlphaFold, gametler arasında köprü işlevi gören üç proteini tanımlayarak cinsel üreme mekanizmasını daha iyi anlamamıza olanak sağladı. Yapılan çalışmalar, bu üç proteinin eksikliği durumunda döllenmenin imkansız olabileceğini gösteriyor.
17 Ekim’de Cell dergisinde yayımlanan bulgular, geçmişte var olan ve döllenmenin yalnızca bir yumurta proteini ve bir sperm proteini arasındaki basit bir “kilit ve anahtar” ilişkisiyle gerçekleştiği görüşüne karşı çıkıyor. Araştırmaya dahil olmayan Roma Tor Vergata Üniversitesi’nden üreme biyoloğu Enrica Bianchi, bu yeni çalışmanın üreme sürecinin çok daha karmaşık olduğunu belirtiyor.
Üreme Sürecinin Gizemi
Omurgalılarda sperm ve yumurtanın birleşmesi, oldukça karmaşık bir süreç olup, moleküler düzeyde çözümlenmesi güç olmuştur. İki hücre arasındaki bu birleşim, zar proteinlerinin etkileşimlerine bağlıdır, ancak bu proteinlerin yağlı yapıları, klasik biyokimyasal yöntemlerle çalışmayı zorlaştırır. Ayrıca, bu proteinlerin etkileşimleri genellikle kısa ömürlüdür ve laboratuvarlarda yeterli miktarda sağlıklı sperm ve yumurta elde etmek kolay değildir. Bu zorluklar, araştırmaların sıklıkla bol miktarda sperm ve yumurta üreten deniz omurgasızlarına odaklanmasına yol açmıştır.
York Üniversitesi’nden biyokimyacı Gavin Wright, deniz kestaneleri gibi canlıların üreme süreçleri hakkında ders kitaplarında yer alan bilgilerin bu yüzden yaygın olduğunu belirtiyor. Ancak bu süreçlerin araştırılması oldukça zor.
Bu zorlukların üstesinden gelmek için, Viyana Moleküler Patoloji Araştırma Enstitüsü’nden moleküler biyolog Andrea Pauli ve ekibi, yumurtalarını ve spermlerini suya bırakan zebrafish (zebra balığı) üzerinde çalışmalarını sürdürdü. Laboratuvarda zar proteinleriyle çalışmanın zorluğunu aşmak için, ekip AlphaFold aracılığıyla proteinler arasındaki etkileşimleri tahmin etti. Bu tahminlerin doğruluğu, AlphaFold’un Nobel Kimya Ödülü’nü kazanmasında da etkili oldu.
Üçlü Protein İşbirliği
AlphaFold, spermde üç proteinin birleşerek bir kompleks oluşturduğunu ortaya koydu. Daha önce bu proteinlerden ikisinin döllenme için kritik olduğu biliniyordu, ancak Pauli ve ekibi, üçüncü proteinin de zebrafish ve farelerde döllenme açısından hayati olduğunu doğruladı. Ayrıca bu üç proteinin, insan ve zebrafish sperminde de birbiriyle etkileşime girdiği tespit edildi.
Araştırmacılar, zebrafish’te bu üç proteinin, Bouncer adı verilen bir yumurta proteini için bağlanma noktası oluşturduğunu keşfettiler. Bu mekanizma, sperm ve yumurtanın birbirini tanımasını sağlıyor. Çalışmanın ortak yazarlarından Andreas Blaha, bu süreci “Sperm, bir yumurta buldu” ve “Yumurta, bir sperm buldu” şeklinde özetliyor.
Bu yeni bulgular, kısırlık sorunu yaşayan kişilerin tanısında da potansiyel olarak kullanılabilir. Proteinler arasındaki bu karmaşık etkileşimlerde bir sorun olup olmadığını tespit etmek, kısırlığın nedenini anlamaya yardımcı olabilir. Ayrıca AlphaFold’un, üreme süreçlerini incelemede nasıl önemli bir araç haline gelebileceği vurgulanıyor. Bu tür modelleme çalışmalarının, gelecekte deneysel kısıtlamaları aşmada daha büyük bir rol oynayabileceği düşünülüyor.
Kaynak
https://www.nature.com/articles/d41586-024-03319-z
