Новости | Суперкомпьютерное моделирование раскрывает секреты слияния сперматозоида и яйцеклетки

Новости | Суперкомпьютерное моделирование раскрывает секреты слияния сперматозоида и яйцеклетки

Исследователи из ETH Zurich впервые использовали суперкомпьютер «Piz Daint» для моделирования ключевых процессов оплодотворения человека. Исследование раскрывает сложные молекулярные механизмы слияния сперматозоида и яйцеклетки и может помочь в разработке будущих контрацептивов и методов лечения бесплодия.

Белковый комплекс обеспечивает слияние сперматозоида и яйцеклетки

Учёным уже было известно, что при встрече сперматозоида и яйцеклетки поверхностный белок сперматозоида IZUMO1 взаимодействует с JUNO на наружной мембране яйцеклетки, обеспечивая распознавание и прикрепление перед слиянием. Однако анализ кристаллической структуры не давал ясного описания точного механизма.

Моделирование ETH Zurich показало, как JUNO и IZUMO1 связываются в водной среде. Их взаимодействие поддерживается более чем 30 кратковременными контактными точками, каждая из которых существует менее 50 наносекунд. Понимание динамики этой сети может способствовать разработке контрацептивов и прояснить генетические мутации, связанные с фертильностью.

Ионы цинка регулируют силу связывания

Ионы цинка (Zn²⁺) также играют важную регулирующую роль. В их присутствии IZUMO1 изгибается, приобретая форму, напоминающую бумеранг, и не может прочно связаться с JUNO. Возможно, это объясняет, почему сразу после оплодотворения яйцеклетка выделяет большое количество цинка, препятствуя проникновению дополнительных сперматозоидов.

Связывание фолата с JUNO

Моделирование также прояснило связывание фолата с JUNO. Эксперименты показывают, что JUNO не может связывать фолат в водном растворе, но моделирование продемонстрировало, что фолат может попасть в связывающий карман JUNO после связывания IZUMO1 с JUNO. Это даёт новый взгляд на роль фолата в развитии нервной системы плода.

Перспективы

Исследование имеет большое значение для структурной биологии и создаёт теоретическую основу для разработки новых лекарственных компонентов, лечения бесплодия и совершенствования экстракорпорального оплодотворения.

Источник материала:

Собрано в интернете