我們可以從恐龍蛋白中學(xué)到什么
DNA可能得到所有的關(guān)注,但蛋白質(zhì)可以完成這項工作。最近的證實是,有可能提取由DNA編碼的蛋白質(zhì)并執(zhí)行所有保持活細(xì)胞存活的功能 - 來自8000萬年前的恐龍骨骼,這為從進(jìn)化到生物材料等各方面的大問題提供了素材。到外星生命。
北卡羅來納州立大學(xué)生物學(xué)教授Mary Schweitzer博士將于4月22日至26日舉行的2017年實驗生物學(xué)會議期??間,在美國解剖學(xué)家協(xié)會年會上展示她提煉和負(fù)責(zé)任地使用恐龍蛋白的方法。在芝加哥。
“當(dāng)你想到它時,它就是DNA的信息 - 蛋白質(zhì) - 實際上是自然選擇起作用的東西,”施韋策說。“蛋白質(zhì)的序列可以用來生成有機(jī)體的'家族樹',就像DNA一樣。但是蛋白質(zhì)的修飾,這種修飾在DNA中找不到,不能單靠DNA序列可靠地預(yù)測,可以告訴我們蛋白質(zhì)是如何產(chǎn)生的。功能,因為蛋白質(zhì)的功能是由其三維結(jié)構(gòu)決定的。“
例如,如果你發(fā)現(xiàn)附加了額外的OH(氧+氫)基團(tuán)的脯氨酸氨基酸,你幾乎可以肯定你有膠原蛋白,這種東西將皮膚和整個身體的其他結(jié)締組織結(jié)合在一起。從功能和進(jìn)化適應(yīng)性的角度來看,DNA隨時間的變化并不重要,除非蛋白質(zhì)發(fā)生變化;因此,研究蛋白質(zhì)隨時間的變化可以產(chǎn)生更多關(guān)于進(jìn)化的信息,而不僅僅是研究DNA,Schweitzer解釋說。
蛋白質(zhì)也可以提供關(guān)于樣本年齡或動物生活或被埋葬的環(huán)境的線索。研究人員也熱衷于了解是什么讓一些蛋白質(zhì)分解,而其他蛋白質(zhì)則持久存在。方便的是,Schweitzer和其他人已經(jīng)發(fā)現(xiàn),蛋白質(zhì)(或至少某些類型的蛋白質(zhì))比DNA更容易保持穩(wěn)定數(shù)千萬年,這使得它們成為從舊骨骼中提取新信息的低懸果實。
現(xiàn)在,她和她的同事已經(jīng)多次證明可以從恐龍骨骼中提取蛋白質(zhì),Schweitzer正在關(guān)注新的研究方向。首先,她將注意力轉(zhuǎn)向研究這些古老蛋白質(zhì)的精煉方法,以便古生物學(xué)家可以獲得更多信息,同時減少對標(biāo)本的損害。質(zhì)譜法是她團(tuán)隊目前的方法的核心,是時間密集的,必然會破壞樣本,所以Schweitzer的團(tuán)隊正在努力建立一個方法和標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫,其他研究人員可能會使用它來從其他化石中獲取盡可能多的信息。當(dāng)真正值得時,優(yōu)化質(zhì)譜的使用。她還在研究如何將蛋白質(zhì)擴(kuò)展到不同的恐龍組織,標(biāo)本和環(huán)境。
第二個重點領(lǐng)域是探索蛋白質(zhì)可以告訴我們生成它們的有機(jī)體究竟是什么。例如,他們能否揭示更多關(guān)于動物的生理學(xué)而不僅僅是進(jìn)化關(guān)系?他們能否告訴我們更多關(guān)于蛋白質(zhì)功能的信息,還包括它們所包含的組織的功能?生殖行為怎么樣?或者也許蛋白質(zhì)可以用來幫助確定在地球歷史上不同點出現(xiàn)各種進(jìn)化新奇的時機(jī)。
當(dāng)然,古生物學(xué)家對恐龍時代的生活感興趣,但施韋澤認(rèn)為這項研究也可能對我們自己的時代乃至我們的未來產(chǎn)生影響。例如,鑒于恐龍經(jīng)歷了無數(shù)的全球變化時期,也許我們可以從我們面對自己的全球變化時,從分子水平如何應(yīng)對這些變化中學(xué)到一些東西。此外,了解是什么使一些蛋白質(zhì)快速分解或無限期持續(xù)可以幫助研究人員確定藥物開發(fā)或生物材料開發(fā)的令人興奮的新機(jī)會。
“我們擁有透明,柔韌,中空的聚合物,已經(jīng)持續(xù)了8000萬年,”Schweitzer指出。“有人肯定可以找到它的用途!”
她指出,改進(jìn)用于從古骨中提取蛋白質(zhì)的研究方法甚至可以在尋求外星生命方面派上用場。畢竟,篩選埋藏在蒙大拿州沉積物中的骨骼,無限小的碎片生物分子可能與通過火星沉積物篩選生命跡象的情況不同。
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