Künstliche Intelligenz entschlüsselt das Geheimnis der Befruchtung
Mithilfe von KI haben Wissenschaftler neue Erkenntnisse über den komplexen Prozess der Befruchtung gewonnen.
Der Vorgang, bei dem Spermium und Eizelle miteinander verschmelzen, gehört zu den grundlegendsten Abläufen in der Biologie. © Vecteezy
Der Prozess, wie Spermium und Eizelle zusammenfinden, ist eine der grundlegendsten biologischen Interaktionen. Dennoch haben Wissenschaftler lange nicht genau verstanden, wie diese Zellen auf molekularer Ebene miteinander verschmelzen. Jetzt haben zwei Forscherteams, unterstützt durch das KI-Tool AlphaFold, entscheidende Entdeckungen gemacht. AlphaFold half dabei, drei Proteine zu identifizieren, die bei der Befruchtung eine zentrale Rolle spielen.
Die Forscher entdeckten laut Science, dass nicht nur zwei Proteine – eines auf der Eizelle und eines auf dem Spermium – für die Verbindung sorgen. Stattdessen sind drei Proteine notwendig, um den Befruchtungsprozess in Gang zu setzen. Diese Erkenntnisse wurden in den Fachjournalen Cell und eLife veröffentlicht. Andrea Pauli vom Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien und ihr Team führten dazu Experimente mit Zebrafischen und Mäusen durch.
Proteine als Schlüssel zur Befruchtung
In den neuen Studien zeigten die Forscher, dass die Proteine Izumo1, Spaca6 und Tmem81 auf dem Spermium einen Komplex bilden. Dieser „Trimer“ ist entscheidend dafür, dass das Spermium an der Eizelle andockt. Wie Gavin Wright, Biochemiker an der Universität York, erklärte, wirken diese Proteine wie ein Erkennungssystem zwischen den Zellen.
Mithilfe von AlphaFold konnten die Forscher vorhersagen, dass die drei Proteine eine zentrale Rolle bei der Befruchtung spielen. Zwei der Entwickler von AlphaFold erhielten im Oktober 2024 den Nobelpreis für Chemie. Die KI-Technologie analysiert, wie verschiedene Proteine anhand ihrer Struktur miteinander interagieren.
Forschungsergebnisse in der Praxis
Das Team um Andrea Pauli führte Laborexperimente durch, um die Ergebnisse von AlphaFold zu bestätigen. Dabei fanden sie laut nature heraus, dass Zebrafisch- und Mäusespermien ohne eines der drei Proteine nicht in der Lage waren, eine Eizelle zu befruchten. „Das war ein großartiger Moment für uns“, sagt Victoria Deneke, Molekularbiologin am IMP und Mitautorin der Studie.
Diese Entdeckung zeigt, wie wichtig alle drei Proteine für den Befruchtungsprozess sind. Forscher hoffen nun, dass diese Erkenntnisse bei der Untersuchung von Unfruchtbarkeit helfen könnten. Enrica Bianchi, Fortpflanzungsbiologin an der Universität Rom, erklärte, dass diese Informationen nützlich sind, um mögliche genetische Ursachen für Unfruchtbarkeit besser zu verstehen.
Anwendungsmöglichkeiten der Forschung
Die Entdeckungen könnten auch für die Entwicklung neuer Verhütungsmethoden von Bedeutung sein. Wenn Forscher die Interaktionen dieser Proteine besser verstehen, könnten sie möglicherweise Wege finden, die Befruchtung zu verhindern.
Andrea Pauli und ihr Team forschen nun weiter, um zu verstehen, was nach dem ersten Kontakt zwischen Spermium und Eizelle passiert. Die Wissenschaftler sind der Überzeugung, dass der nächste Schritt – das eigentliche Verschmelzen der beiden Zellen – die entscheidende Frage bleibt.
Was du dir merken solltest:
- Forscher entdeckten mithilfe von AlphaFold, dass drei Proteine notwendig sind, um den Befruchtungsprozess zu starten, nicht nur zwei wie zuvor angenommen.
- Die Proteine Izumo1, Spaca6 und Tmem81 bilden einen Komplex auf dem Spermium, der den Kontakt mit der Eizelle ermöglicht.
- Diese Erkenntnisse könnten neue Ansätze zur Untersuchung von Unfruchtbarkeit und zur Entwicklung von Verhütungsmethoden bieten.
Bild: © Vecteezy
