شناسایی پروتئین GPR15 به عنوان کورسپتور پیشنهادی جدید جهت اتصال پذیرنده IZUMO (پروتئین الحاق اسپرم به تخمک) به JUNO با یکپارچه سازی سیستم بیولوژی، مدل سازی و داکینگ مولکولی

جهت لقاح، پروتئین سطحی اسپرم به نام "IZUMO” به عنوان لیگاند برای میانکنش با JUNO (یا رسپتور ایزومو(IZUMO1R)) ضروری است. میانکنش:IZUMO1R/JUNOIZOMO1 یک مرحله حیاتی چسبندگی بین اسپرم و اووسیت در اتصال و فیوژن غشای پلاسمائی است البته جهت فیوژن سلولی کافی نمی باشد و پذیرنده های دیگری نیز در این اتصال نقش دارند. در این تحقیق G protein-coupled receptor 15 (GPR15) به عنوان شریک دیگر میانکنش اسپرم-تخمک معرفی شده که روی تخمک قرار دارد.

در ابتدا، بار روش های سیستم بیولوژی شبکه میانکنش های شناخته و پیشوگوئی شده IZUMO1 مورد آنالیز و تفسیر قرار گرفت. همچنین، ساختار اولیه IZUMO1 و رسپتورIZUMO1R:JUNO از پایگاه های داده مرجع استخراج شد، و ساختار سه بعدی (3D) با هر دوی روش های بندکشی و هومولوژی مدلینگ مدل سازی شد. سپس ساختار مدل شده از نظر انرژی بهینه شده و با پلات راماچاندران اعتبار سنجی شده و نهایتا برای داکینگ مولکولی (هیدروژن ها و بار ها اتمی) با برنامه Chimera UCSF 1.10. همچنین، مطالعات داکینگ با استفاده از برنامه HEX نسخه 8 انجام شد. نهایتا انرژی اتصال، ژست میانکنش،RMSD، باندهای هیدروژن و الکترواستاتیک مورد تحلیل قرار گرفت.

آنالیز ها نشان داد در کنارپذیرنده هایJUNO /RIZUMO1 و CD9 در روی غشاء اووسیت، GPR15 نیز شاید شریک عملکردی دیگری برای IZUMO1 با امتیاز 705/0 (با روش text mining) باشد. همچنین، پلات راماچاندران ساختارهای مدل شده حاکی از مدل سازی با کیفیت بالا بوده و از ین رو مدل برای داکینگ به کار گرفته شد. نتایج داکینگ مولکولی نشان داد انرژی کلی اتصال (G∆) -1051 و RMS مناسب بوده و حاکی از میل اتصال قوی بین این دو پروتئین است. همچنین، آمینواسیدی های درگیر در پیوند هیدروژنی چهار باقیمانده (آمینواسید) به نام های ARG236, THR91, SER176 از پروتئین GRP15 و ASN151,ASN239, SER240 از پروتئین IZUMO1 بوده اند. قویترین پیوند هیدروژنی مابین تروئونین 91 (THR91) با سرین 240 (SER240) است. از سوی دیگر آمینواسید ترئونین 91 و ASN239 مهم ترین آمینواسیدهای از نظر اتصال با پیوند هیدروژنی دو پروتئین به یکدیگر بوده و همزمان با دو آمینواسید وارد واکنش می شوند. همچنین 21 آمینواسید از IZUMO1 و GRP15 در پیوند آبگریز بین دو پروتئین نقش دارند. 

بحث:

نتایج این مطالعه بیوانفورماتیک، می تواند کمک و پیشنهادات موثری را به فهم بیشتر نحوه باروی و لقاح اسپرم را بنمائید. همچنین می بایست مطالعات بیشتری در مورد نقشGPR15 در اتصال اسپرم و تخمک صورت گیرد.