«Палеопротеомика — молодая область. Мы еще не знаем всего потенциала информации, которую она может нам предложить, и одним из препятствий на пути к этому является запас окаменелостей, которые мы можем использовать для исследования», — сказал Дипак Вашишт, профессор биомедицинской инженерии. и директор Центра биотехнологии и междисциплинарных исследований Ренсселера. «Разрабатывая эти методы, мы создаем новую ценность в окаменелостях, которые уже выставлены или хранятся в хранилище, ожидая определенной цели».Команда исследователей извлекла белки из первого когда-либо обнаруженного черепа вида Castoroides ohioensis.
Череп гигантского бобра, собранный в 1845 году, является старейшим хранимым в музее образцом кости, который был изучен с помощью палеопротеомических инструментов. Исследователи искали белки, цепочки аминокислот, собранные из инструкций, закодированных в ДНК, которые выполняют широкий спектр функций в живых организмах.
Используя масс-спектрометрический анализ, исследователи обнаружили множество образцов коллагена 1, наиболее распространенного белка в костях.«Это исследование не только предоставляет захватывающую информацию об уникальном образце музея штата Нью-Йорк — первом в мире обнаруженном и задокументированном черепе гигантского бобра — оно также подчеркивает важную роль музейных коллекций в исследованиях и открытиях», — сказал Роберт. Феранек, куратор палеонтологии позвоночных в Государственном музее Нью-Йорка. «Без сохранения коллекций, богатых разнообразием образцов, как древних, так и современных, подобные исследования, которые исследуют эти окна в наше прошлое, были бы невозможны».По словам Тимоти Клеланда, постдокторского исследователя, ранее работавшего в Политехническом институте Ренсселера, большая проблема при использовании существующих коллекций окаменелостей заключается в том, что они не были собраны для целей палеопротеомики и, возможно, не хранились в условиях, оптимальных для методов экстракции и анализа белков.
Институт и сейчас в Техасском университете в Остине.«В палеопротеомике мы обычно изучаем образцы, собранные недавно и бережно хранящиеся в условиях контролируемого климата.
В данном случае мы смотрим на образец, который большую часть своей жизни находился на полке, собирая пыль», — сказал Клеланд. «Итак, мы хотели знать — можем ли мы взглянуть на эти исторически собранные образцы и извлечь информацию о белках?»Когда исследователи изучили череп гигантского бобра, первое, что они заметили, было то, что снаружи на нем был нанесен лак — обычная обработка, используемая для сохранения окаменелостей. Чтобы избежать лака (который сам по себе является органическим), образцы брали из носовых полостей черепа.
Они удалили небольшой образец кости, извлекли консервированные белки, расщепили ферментом и проанализировали кусочки белка с помощью масс-спектрометрии.В ходе анализа определялась первичная последовательность аминокислот в обнаруженном белке, а также посттрансляционные модификации, химические изменения на поверхности белка, которые не определяются ДНК. По словам Клеланда, как первичная последовательность, так и посттрансляционные модификации имеют ценность для исследователей, и эта ценность будет расти по мере того, как будет проанализировано больше образцов и станет доступным больше информации.База данных последовательностей первичных белков, например, может быть полезна для выяснения эволюционных деревьев, в обратной инженерии белков, чтобы понять, как конкретные белки эволюционировали в течение определенного периода времени, или для «возрождения» последовательности, которая в настоящее время может отсутствовать для терапевтического использования.
Клеланд был особенно взволнован возможностью обнаружить ископаемые посттрансляционные модификации, открытие, которое не имеет прецедентов в новой области. Посттрансляционные модификации являются настолько недавним дополнением к палеопротеомике, что, по его словам, исследователи только поверхностно оценивают, что с ними можно сделать.
«Коллаген, например, действительно долгоживущий белок — мы сохраняем часть коллагена, с которым родились, на всю жизнь. Изучая посттрансляционные модификации коллагена, мы можем узнать, что организм делает с его коллаген, чтобы он мог лучше функционировать — например, стал более жестким или более гибким », — сказал Клеланд. «А теперь представьте, что если бы мы смогли создать базу данных посттрансляционных модификаций древних организмов, мы могли бы начать делать выводы об эволюционных изменениях или использовать их в инженерии белка, чтобы посмотреть, как функции древнего белка сравниваются с тем же самым. белок в живых животных ».