Cercetătorii au dezlegat misterul unora dintre mecanismele fascinante care au loc când spermatozoidul și ovulul se întâlnesc
Atunci când spermatozoizii întâlnesc ovulul, doar unul singur are acces la ovul, ceea ce declanșează fertilizarea. Datorită unui supercomputer, cercetătorii au dezlegat misterul unora dintre mecanismele fascinante care au loc în timpul acestei „îmbrățișări” între celulele germinale, care stau la baza magiei vieții, relatează Fanpage.it.
Imaginile în care spermatozoizii ajung la ovul pentru a-l fertiliza sunt probabil cunoscute de toată lumea, dar mecanismele moleculare complexe care au loc în timpul acestei îmbrățișări minunate, care declanșează dezvoltarea embrionară, nu sunt încă pe deplin înțelese.
Datorită utilizării unui supercomputer, o echipă de cercetători a reușit să facă lumină asupra unora dintre misterele care caracterizează acest proces incredibil aflat la baza vieții.
De exemplu, s-a înțeles mai bine de ce, imediat după fertilizare, celula ovulului eliberează numeroși ioni de zinc, care împiedică intrarea altor spermatozoizi. Aceste descoperiri, potrivit oamenilor de știință, ar putea duce la noi metode de tratare a problemelor de fertilitate și ar putea duce la contraceptive de generație următoare.
Pentru a desluși secretele fertilizării, o echipă internațională de cercetare a fost condusă de doi oameni de știință de la Departamentul de Știință și Tehnologie a Sănătății de la ETH Zurich (Elveția), care au lucrat în strânsă colaborare cu un coleg de la Centrul de Nanoștiințe de la Universitatea Ludwig Maximilians din München.
Cercetătorii, coordonați de profesoara Viola Vogel, au obținut acest rezultat datorită simulărilor efectuate cu supercomputerul „Piz Daint” al Centrului Național Elvețian de Supercalculatoare (CSCS). Până la urmă, interacțiunile complexe ale proteinelor implicate în fertilizare nu pot fi observate pe viu și nici nu pot fi înțelese prin intermediul microscopiei crioelectronice și al cristalografiei, investigații care, deși foarte elegante, „îngheață” proteinele și oferă astfel o imagine statică a ceea ce se întâmplă. Prin intermediul unei simulări complexe pe calculator, este în schimb posibilă observarea dinamică a acestei interacțiuni, capturând detalii fundamentale care altfel ar fi „invizibile”.
Datorită calculatorului Piz Daint, profesorul Volgel și colegii săi s-au concentrat asupra interacțiunii dintre două proteine, și anume JUNO, care se găsește pe membrana exterioară a ovulului, și IZUMO1, care este prezentă pe suprafața spermatozoizilor, după cum se subliniază într-un comunicat de presă al ETH.
Acesta este primul contact fizic care are loc atunci când un spermatozoid atinge ovulul.
”S-a presupus că asocierea celor două proteine într-un complex inițiază procesul de recunoaștere și adeziune între celulele germinale, permițând astfel fuziunea lor”, a declarat Paulina Pacak, coautor al studiului.
Cu ajutorul supercomputerului, a fost posibil să se înțeleagă mai bine ce se întâmplă. Cercetătorii au simulat interacțiunea dintre cele două proteine, ceea ce a arătat că complexul JUNO-IZUMO1 este stabilizat de o serie de peste 30 de contacte de scurtă durată (necovalente), legăturile individuale ‘durând mai puțin de 50 de nanosecunde fiecare’.
Aceste legături fundamentale între cele două proteine, care permit de fapt fecundarea – după contact, citoplasma ovulului „înghite” spermatozoidul, încapsulându-l – sunt influențate de prezența zincului, un element care, așa cum s-a precizat deja, este eliberat în abundență după fecundare de către ovul (așa-numita”scânteie tranzitorie de zinc”). Atunci când este prezent zincul, proteina IZUMO1 „se pliază într-o structură asemănătoare unui bumerang” și nu își permite să se lege de JUNO. În acest fel, alți spermatozoizi ar fi împiedicați să pătrundă în celula ovulului, împiedicând polispermia să altereze procesul delicat.
Oamenii de știință au descoperit, de asemenea, că proteina JUNO nu se leagă individual de folați într-o soluție apoasă, ci face acest lucru numai după ce se unește cu IZUMO1. Acesta este un detaliu foarte important, deoarece aceste substanțe (folați naturali și acizi folici) sunt recomandate femeilor care doresc să rămână însărcinate. Aceasta este o informație valoroasă, deoarece poate duce la noi metode contraceptive și medicamente pentru a contracara infertilitatea.
Detaliile cercetării”Dinamica moleculară a complexării JUNO-IZUMO1 sugerează mecanisme relevante din punct de vedere biologic în fertilizare” au fost publicate în Scientific Reports.
