Saat sperma yang meluncur terjun lebih dulu ke dalam sel telur agar-agar adalah momen perubahan yang tiba-tiba. Dalam hitungan detik hingga menit, perubahan kimia terjadi pada membran sel telur dan lapisan luar yang menghalangi sperma lain untuk menempel dan memasuki oosit.
Ada juga serangkaian reaksi ketika sperma dan sel telur saling mengenali secara kimiawi dan kemudian mulai menyatukan membran mereka. Namun terlepas dari pentingnya peristiwa molekuler yang tidak kentara ini, detailnya belum sepenuhnya terpecahkan.
Sebuah studi baru yang dilakukan oleh para ilmuwan dari ETH Zurich dan Universitas Ludwig Maximilian Munich di Swiss kini mengungkapkan kompleksitas kompleks protein khusus yang dikenal karena peran kuncinya dalam proses pembuahan.
“Diasumsikan kombinasi dua protein [JUNO and IZUMO1] ke dalam kompleks memulai proses pengenalan dan adhesi antara sel-sel germinal, sehingga memungkinkan fusi mereka,” jelas Paulina Pacak, ahli bioinformatika dari ETH Zurich dan penulis pertama studi tersebut.
Interaksi JUNO—yang ditemukan pada membran luar sel telur wanita—dan IZUMO1, yang ditemukan pada permukaan sperma pria, merupakan hubungan fisik pertama yang diketahui antara dua sel kelamin yang baru menyatu.
Namun, upaya untuk mengembangkan penghambat molekul kecil pada persimpangan JUNO-IZUMO1 sebagai kontrasepsi potensial belum banyak dilakukan, sehingga para ilmuwan menduga bahwa mungkin ada lebih banyak interaksi molekuler daripada yang kita ketahui.
Teknik yang biasa digunakan untuk menentukan struktur protein individu dan kompleks protein, seperti mikroskop krio-elektron dan kristalografi protein, juga melibatkan pembekuan atau kristalisasi protein dengan cepat, yang berarti teknik tersebut hanya menghasilkan gambar statis dari struktur protein tersebut dan tidak dapat menangkapnya. interaksi dinamis.
Namun di dalam sel, protein terus-menerus dibuat dan dilipat menjadi bentuk, berenang dalam campuran sitoplasma yang encer, mengikat dan memisahkan diri dari pasangannya, dan didaur ulang.
Jadi Pacak dan rekannya menggunakan superkomputer Swiss untuk mensimulasikan interaksi antara JUNO dan IZUMO1 di dalam air, menjadikannya lebih mirip bentuk alaminya di dalam sel.
Setiap simulasi hanya berlangsung 200 nanodetik, tetapi menunjukkan bahwa kompleks JUNO-IZUMO1 pada awalnya distabilkan oleh serangkaian interaksi non-kovalen yang berumur pendek dan lemah antara molekul protein.
Masing-masing kontak ini berlangsung kurang dari 50 nanodetik, dan memahami apa yang terjadi jika kontak tersebut diputus, baik oleh molekul lain atau mutasi, dapat memberikan wawasan tentang kontrasepsi dan infertilitas, saran para peneliti.
Selanjutnya, Pacak dan rekannya mensimulasikan bagaimana ikatan jangka panjang yang menyatukan kompleks JUNO-IZUMO1 dapat didestabilisasi oleh ion seng.
Beberapa menit setelah sperma dan sel telur bertemu, sel telur yang telah dibuahi melepaskan banyak atom seng bermuatan, yang diperkirakan mencegah sperma lain memasuki sel telur dengan mengeraskan kulit terluarnya.
Simulasi menunjukkan adanya ion zinc membengkokkan IZUMO1 menjadi bentuk bumerang sehingga tidak dapat lagi berikatan erat dengan JUNO. Hal ini menunjukkan bahwa pelepasan seng dari sel telur juga dapat mencegah pengikatan sperma yang mendekat.
Meski hanya simulasi komputer berdasarkan urutan dan bentuk protein, temuan ini memberikan wawasan baru tentang momen-momen pertama pembuahan.
“Kami hanya dapat mengetahui hal seperti ini melalui simulasi,” kata Viola Vogel, ahli biofisika di ETH Zurich dan penulis utama.
“Temuan yang kami peroleh dari mereka hampir tidak mungkin dilakukan berdasarkan struktur kristal protein statis.”
Studi ini dipublikasikan di Laporan ilmiah.
+ There are no comments
Add yours