ДНК может привлечь все внимание, но всю работу делают белки. Недавнее подтверждение того, что можно извлечь белки, которые кодируются ДНК и выполняют все функции, поддерживающие жизнь живых клеток, из костей динозавров возрастом 80 миллионов лет, дало почву для серьезных вопросов обо всем, от эволюции до биоматериалов. к внеземной жизни.
Мэри Швейцер, доктор философии, профессор биологии в Университете штата Северная Каролина, представит свою работу по совершенствованию методов извлечения и ответственного использования белков динозавров на ежегодном собрании Американской ассоциации анатомов во время конференции Experimental Biology 2017, которая будет проходил 22-26 апреля в Чикаго.
«Если подумать, это послание ДНК - белки - на самом деле являются материалом, на котором работает естественный отбор», - сказал Швейцер. «Последовательности белков можно использовать для создания «генеалогических деревьев» организмов, точно так же, как ДНК. Но модификации белков, которых нет в ДНК и которые нельзя надежно предсказать только по последовательности ДНК, могут рассказать нам, как белок функционировал, потому что функция белка определяется его трехмерной структурой».
Например, если вы найдете аминокислоту пролин с присоединенной дополнительной группой OH (кислород + водород), вы можете быть почти уверены, что у вас есть коллаген, материал, который скрепляет кожу и другие соединительные ткани по всему телу. С точки зрения функции и эволюционной приспособленности изменения в ДНК с течением времени не имеют большого значения, если не меняется белок; в результате изучение изменений в белках с течением времени может дать более богатую информацию об эволюции, чем изучение только ДНК, объяснил Швейцер.
Белки также могут дать подсказки о возрасте образца или об окружающей среде, в которой животное жило или было похоронено. Исследователи также стремятся понять, что заставляет некоторые белки разрушаться, в то время как другие сохраняются в течение тысячелетий. Удобно, что Швейцер и другие обнаружили, что белки (или, по крайней мере, некоторые их типы) с большей вероятностью останутся стабильными в течение десятков миллионов лет, чем ДНК, что делает их легкодоступными для извлечения новой информации из старых костей.
Теперь, когда она и ее коллеги неоднократно продемонстрировали, что белки могут быть извлечены из костей динозавров, Швейцер сосредоточилась на новых направлениях исследований. Во-первых, она сосредоточила свое внимание на совершенствовании методов изучения этих древних белков, чтобы палеонтологи могли получить больше информации с меньшим повреждением образцов. Масс-спектрометрия, занимающая центральное место в текущих методах ее команды, требует много времени и неизбежно разрушает образец, поэтому команда Швейцер работает над созданием базы данных методов и критериев, которые могли бы использовать другие исследователи, чтобы получить как можно больше информации из других окаменелостей и оптимизировать использование масс-спектрометрии, когда это действительно целесообразно. Она также работает над поиском белков в различных тканях, образцах и окружающей среде динозавров.
Вторая область нашего внимания - выяснить, что именно белки могут рассказать нам об организме, который их произвел. Например, могут ли они рассказать больше о физиологии животных, а не только об эволюционных отношениях? Могут ли они рассказать нам больше о функциях не только белков, но и тканей, которые они составляют? Как насчет репродуктивного поведения? Или, возможно, с помощью белков можно определить время появления различных эволюционных новшеств в разные периоды истории Земли.
Палеонтологов, конечно, интересует, какой была жизнь в эпоху динозавров, но Швейцер считает, что это исследование также может иметь значение для нашего времени и даже для нашего будущего. Учитывая, например, что динозавры пережили многочисленные периоды глобальных изменений, возможно, мы можем чему-то научиться из того, как они реагировали на эти сдвиги на молекулярном уровне, когда мы сталкиваемся с нашими собственными глобальными изменениями. Кроме того, понимание того, что заставляет некоторые белки быстро разрушаться или сохраняться в течение неопределенного времени, может помочь исследователям выявить новые захватывающие возможности в разработке лекарств или разработке биоматериалов..
«У нас есть прозрачные, гибкие, полые полимеры, которые существуют уже 80 миллионов лет», - отметил Швейцер. "Наверняка кто-нибудь найдет этому применение!"
Она отметила, что усовершенствование методов исследования, используемых для извлечения белков из древних костей, может даже пригодиться в поисках внеземной жизни. В конце концов, просеивание костей, погребенных в отложениях Монтаны, в поисках бесконечно малых фрагментированных биомолекул может не так уж сильно отличаться от просеивания в отложениях Марса в поисках признаков жизни.