اكتشاف واعد.. الذكاء الاصطناعي يحدد 3 بروتينات “خفية” حاسمة في عملية الإخصاب
تاريخ النشر: 20th, October 2024 GMT
النمسا – حدد فريق من الباحثين في النمسا ثلاثة بروتينات تعمل كمفتاح حاسم للسماح للحيوانات المنوية بالاندماج مع البويضة.
واستخدم الباحثون أداة الذكاء الاصطناعي AlphaFold من Google DeepMind التي حصل مطوروها على جائزة نوبل في الكيمياء في وقت سابق من هذا الشهر، للكشف عن كيفية تفاعل بروتينات الحيوانات المنوية على المستوى الجزيئي، ما ألقى الضوء على جانب أساسي من جوانب الإخصاب المشتركة بين الفقاريات.
ويبدأ الإخصاب عندما تنتقل الحيوانات المنوية إلى البويضة، مسترشدة بإشارات كيميائية. وبمجرد وصولها إلى البويضة، ترتبط الحيوانات المنوية بسطح البويضة، ما يؤدي إلى اندماج مادتها الوراثية لتشكيل الزيجوت (البويضة الملقحة أو المخصبة). ومع ذلك، ظلت الآليات الجزيئية الدقيقة التي تسمح بهذا التفاعل الحاسم بعيدة المنال.
واستخدم مختبر أندريا باولي في معهد أبحاث علم الأمراض الجزيئي (IMP) في فيينا، جنبا إلى جنب مع المتعاونين الدوليين، AlphaFold Multimer للتنبؤ بالتفاعلات البروتينية التي توجه اندماج الحيوانات المنوية والبويضة.
وركز الفريق على بروتينات غشاء الحيوانات المنوية، باستخدام AlphaFold للتنبؤ بالبروتينات التي قد ترتبط معا. وكشف تحليلهم أن بروتينين معروفين سابقا، Izumo1 و Spaca6، يتفاعلان مع بروتين ثالث تم اكتشافه حديثا، Tmem81.
وقال أندرياس بلاها، المؤلف المشارك للدراسة: :لقد فوجئنا باكتشاف بروتين جديد لم يتم وصفه من قبل. وقد ثبت أن هذا المركب الثلاثي الجديد، المكون من Izumo1 و Spaca6 و Tmem81، يلعب دورا حاسما في الإخصاب. وعندما تم تعطيل هذا المركب، أصبح ذكور سمك الزرد والفئران عقيمين”.
وأظهر الباحثون أن مركب بروتين الحيوانات المنوية هذا يتفاعل مع بروتين سطح البويضة في سمك الزرد، المعروف باسم Bouncer، والذي يعمل بمثابة “قفل”، ما يسمح للحيوانات المنوية بالاندماج مع البويضة. ودور Bouncer في سمك الزرد مماثل لوظيفة Juno في الثدييات، على الرغم من أن هذه البروتينات غير مرتبطة تطورا.
ويشير هذا الاكتشاف إلى أنه في حين ظلت بروتينات الحيوانات المنوية محفوظة عبر الأنواع، فإن بروتينات البويضات تطورت بشكل مستقل لتسهيل الإخصاب في الفقاريات المختلفة.
وأشار أندريا باولي، المؤلف الرئيسي للدراسة: “إن حقيقة أنها ظلت محفوظة على مدى ملايين السنين من التطور تُظهر مدى أهمية عملية القفل والمفتاح هذه”.
وأثبت الباحثون صحة تنبؤاتهم التي تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي من خلال التجارب على الكائنات الحية، مؤكدين أن هذا المركب البروتيني موجود ليس فقط في سمك الزرد، ولكن أيضا في الفئران والبشر. وهذا يشير إلى أن نفس مركب بروتين الحيوانات المنوية يمكن أن يكون سمة شاملة لإخصاب الفقاريات.
ويفتح هذا الاكتشاف آفاقا جديدة لاستكشاف علاجات الخصوبة والصحة الإنجابية، حيث أن البروتينات المعنية ضرورية لعملية الاندماج.
ويتوق الباحثون إلى استكشاف كيفية تطور بروتينات البويضات المتنوعة لدى الأنواع الحية المختلفة للتفاعل مع آلية الحيوانات المنوية المحفوظة.
نشرت الدراسة في مجلة Cell.
المصدر: Interesting Engineering
المصدر: صحيفة المرصد الليبية
كلمات دلالية: الحیوانات المنویة
إقرأ أيضاً:
ألمانيا: أول عملية زرع “رقعة قلب” لدى إنسان
طوّر باحثون “رقعة قلب” باستخدام خلايا جذعية معيّنة، ويبدو أنّها قد تساعد الأشخاص الذين يعانون من قصور حاد في القلب. ونُشر إثبات جدوى هذه الطريقة في مجلة “نيتشر” العلمية، اليوم الأربعاء، مع اختبار هذا النهج على البشر للمرّة الأولى تحت إشراف المستشفى الجامعي في مدينة غوتينغن وسط ألمانيا.
ووفقاً للباحثين، يمكن لنحو 200 ألف شخص في ألمانيا أن يستفيدوا من هذه الطريقة العلاجية المبتكرة، علماً أنّ ضعف عضلة القلب المعروف وفقاً للمصطلحات الفنية باسم “قصور القلب” يؤثّر في نحو مليونَي شخص في البلاد.
وفي حالة قصور القلب، تنخفض قدرة هذا العضو على ضخّ الدم تدريجياً، وفي الغالب بسبب أمراض أخرى مثل مرض الشريان التاجي أو التهاب عضلة القلب أو ارتفاع ضغط الدم.
وتشمل الأعراض الرئيسية انخفاض الأداء البدني وضيق في التنفّس. وحتى يومنا، يعتمد العلاج على الأدوية، فيما ينصح الأطباء الأشخاص المعنيين بعدم الخمول وأداء حركة بانتظام بالإضافة إلى اتّباع نظام غذائي صحي.
وقد طوّر ريق طبي بقيادة فولفرام هوبرتوس تسيمرمان من معهد علم الأدوية والسموم في مستشفى غوتينغن الجامعي بتطوير علاج جديد لمرضى القصور القلبي الحاد واختباره، بمشاركة المستشفى الجامعي بولاية شلزفيغ-هولشتاين الواقع في مدينة لوبيك شمالي ألمانيا.
ويعتمد هذا العلاج على خلايا الجسم التي يمكن تحويلها إلى خلايا جذعية محفّزة متعدّدة القدرات (آي بي إس) في المختبر، علماً أنّ في إمكانها إعادة التطوّر إلى أنواع مختلفة من خلايا الجسم.
ومن أجل إعداد “رقعة قلب”، يُزرَع في المختبر نسيج عضلة القلب من خلايا “آي بي إس”، على أن يحتوي هذا النسيج على خلايا عضلية للقلب وخلايا نسيج ضام.
ووفقاً لما أوضحه تسيمرمان، فإنّ إنتاج هذه الرقعة نحو ثلاثة أشهر. وتُزرَع الرقعة، التي تتألّف من أجزاء عدّة والتي يبلغ حجمها بحسب الباحثين نحو 100 سنتيمتر مكعّب، على عضلة القلب الضعيفة، وتهدف هذه الخطوة إلى رفع أداء ضخّ الدم بصورة دائمة.
وفي البداية، اختُبرَت “رقعة قلب” على فئران وقرود المكاك الريسوسي. وقد أكّدت التجارب، التي استمرّت ما بين ثلاثة أشهر وستة، أن الرُّقَع التي تحتوي على ما بين 40 مليون خلية قلبية و200 مليون، حسّنت وظيفة القلب. ونقل بيان للمستشفى الجامعي في غوتينغن عن تسيمرمان قوله: “تمكنّا في النماذج الحيوانية من إثبات أنّ زرع رقعة قلب أمر مناسب لإعادة بناء عضلة القلب بصورة دائمة في حالات قصوره”.
وبناءً على هذه النتائج، وافق معهد “باول إيرليش” على أوّل اختبار على مستوى العالم لهذا العلاج على البشر.
وفي مجلة “نيتشر”، وصف الفريق البحثي تفاصيل حالة امرأة تبلغ من العمر 46 عاماً كانت تعاني من قصور متفاقم في القلب، مع أمراض مصاحبة من قبيل السكري من النوع 2 وارتفاع ضغط الدم. ففي عام 2016، أُصيبت هذه المرأة بأزمة قلبية أدّت إلى تفاقم قصور القلب، وفي صيف 2021 خضعت لعملية زرع رقعة مؤلّفة من 400 مليون خلية قلبية.
وعندما خضعت المرأة لعملية زرع قلب في أكتوبر/ تشرين الأول من العام نفسه، تمكّن الفريق من إجراء فحص دقيق للقلب المُستأصَل الذي يحتوي على الرقعة. وتبيّن من الفحص أنّ في خلال ثلاثة أشهر فقط، ارتفعت قدرة ضخّ البطين الأيسر، التي تُقدَّر بنحو 60% لدى الأشخاص الأصحاء وفقاً لتسيمرمان، بنسبة راوحت ما بين 35% و39%.
(أسوشييتد برس)
وكيل إمارة الرياض المساعد للحقوق يحضر حفل سفارة جمهورية اتحاد ميانمار بمناسبة اليوم الوطني لبلادها