谷歌DeepMind开发的蛋白质AI预测神器AlphaFold再立功！揭秘精子与卵子结合的“神秘仪式”，竟有三个“媒人”？
AlphaFold，这个获得今年诺贝尔化学奖的 AI 工具，再次展现了其强大的实力！它不仅能预测蛋白质结构，现在还帮助科学家们揭开了精子和卵子结合的“神秘面纱”，而且发现，真相远比我们想象的要复杂得多！🤯
以前，我们一直以为精子和卵子的结合就像一把钥匙开一把锁，只需要两个蛋白质（精子一个，卵子一个）就能“幸福地生活在一起”。但 AlphaFold 的研究表明： 在脊椎动物中，精子需要三个蛋白质“组团出道”，才能与卵子成功“牵手”！ 💖
三个“媒人”是谁？缺一不可！
这项由维也纳分子病理学研究所的分子生物学家 Andrea Pauli 领导，并发表在国际顶级期刊《细胞》（Cell）杂志上的研究，让我们认识了这三位关键的“媒人”： Izumo1、Spaca6 和 Tmem81
其中，Izumo1 和 Spaca6 早已是科学家们的老朋友，已知它们在受精过程中扮演着重要角色。而 Tmem81 则是新发现的“关键先生”！它的出现彻底颠覆了我们对精卵结合机制的认知！
Tmem81：生育的“守门人”！ 研究人员通过 CRISPR-Cas9 基因编辑技术，分别敲除了斑马鱼和老鼠的 Tmem81 基因。结果发现，敲除 Tmem81 基因的雄性斑马鱼和老鼠都会不育，而雌性则没有受到影响。这说明 Tmem81 蛋白在雄性生育中起着至关重要的作用，就像一位尽职尽责的“守门人”，守护着精子与卵子结合的大门！
斑马鱼实验：精卵结合的“现场直播”！ 为了进一步研究 Tmem81 的作用机制，研究人员在体外进行了精卵结合实验。他们用一种叫做 MitoTracker 的荧光染料标记了斑马鱼的精子，然后将它们与去壳的卵子放在一起。结果发现，野生型精子能够顺利地与卵子结合，而敲除 Tmem81 基因的精子却无法与卵子结合，只能在卵子周围徘徊，就像一群找不到家的孩子！😭
老鼠实验：进一步验证 Tmem81 的重要性！ 研究人员对老鼠也进行了类似的实验，结果与斑马鱼实验一致。敲除 Tmem81 基因的雄性老鼠的精子虽然活力正常，形态也正常，但却无法与卵子融合。即使精子能够与卵膜结合，也无法完成最终的融合步骤，就像一对恋人，明明互相吸引，却无法走到一起！💔
三个蛋白质“组团出道”，形成复合体！ AlphaFold 预测这三个蛋白质会形成一个复合体，就像三个“媒人”手拉手，共同完成“ matchmaking ” 的任务。通过免疫共沉淀和质谱分析等实验方法，研究人员证实了 AlphaFold 的预测。在斑马鱼的精子中，这三个蛋白质确实会相互作用，形成一个稳定的复合体。在人类细胞中也观察到了类似的现象，当这三种蛋白质同时表达时，它们会相互作用并形成复合体，进一步证明了这种相互作用的保守性和重要性
“接头暗号” Bouncer：精卵识别的关键！ 研究团队发现，在斑马鱼中，这三个蛋白质组成的复合体会与卵子上的一个名为 Bouncer 的蛋白质结合。Bouncer 就像精子和卵子之间的“接头暗号”，只有对上暗号，才能“喜结良缘”！通过细胞实验，研究人员证实了 Bouncer 与精子三联体蛋白复合物之间的相互作用，并确定了复合体中 Spaca6 和 Izumo1 蛋白上的特定氨基酸残基对于与 Bouncer 结合至关重要。他们还发现，即使 Spaca6 和 Izumo1 蛋白之间的相互作用被破坏，只要它们各自与 Bouncer 的结合位点完好无损，仍然可以与 Bouncer 结合，这表明三联体蛋白复合物中的所有三个蛋白质都参与了受精过程
AlphaFold 的妙用：AI 预测，实验验证，完美配合！
这项研究的成功，离不开 AlphaFold 的帮助！
预测蛋白质相互作用： 由于精子和卵子结合过程中涉及的蛋白质位于细胞膜上，用传统的生化方法很难研究。这些蛋白质通常表达水平低，相互作用也比较微弱，而且很难从一些常用的实验动物（例如小鼠）中获取足够多的有活力的卵子和精子来进行大规模实验。因此，研究人员巧妙地借助了 AlphaFold 的力量，来预测蛋白质之间的相互作用，从而发现了 Tmem81 的关键作用。这就像一位经验丰富的“媒人”，一眼就能看出哪些蛋白质“般配”！😉
斑马鱼和海胆：受精研究的“常客”！ 由于以上原因，早期的受精生物学研究通常集中在海洋无脊椎动物（例如海胆）或释放大量卵子和精子到水中的脊椎动物（例如斑马鱼）上。这些生物的卵子和精子更容易获得，而且更容易在体外进行实验
这项研究的意义：
理解受精过程： 这项研究为我们了解脊椎动物的受精过程提供了全新的视角，也为治疗不孕不育提供了新的方向
AlphaFold 的应用： 这项研究也再次证明了 AlphaFold 在生物学研究中的巨大潜力，它不仅可以预测蛋白质结构，还能帮助我们理解蛋白质之间的相互作用，从而揭示生命活动的奥秘
未来展望：
筛选不孕不育： 这项研究的发现或许可以用于筛查不孕不育患者，看看他们的问题是否与这三个蛋白质的复合体有关，从而为他们提供更精准的治疗方案
更深入的研究： 科学家们还需要进行更多的研究，来完全理解这三个蛋白质的作用机制，以及它们与其他受精因子的相互作用，从而更全面地理解受精过程
AlphaFold 的更多应用： 随着 AlphaFold 的不断发展和完善，它将在生物学研究中发挥越来越重要的作用
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