我們可以從恐龍蛋白中學到什么
DNA可能得到所有的關注,但蛋白質可以完成這項工作。最近的證實是,有可能提取由DNA編碼的蛋白質并執(zhí)行所有保持活細胞存活的功能 - 來自8000萬年前的恐龍骨骼,這為從進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生物學教授Mary Schweitzer博士將于4月22日至26日舉行的2017年實驗生物學會議期??間,在美國解剖學家協(xié)會年會上展示她提煉和負責任地使用恐龍蛋白的方法。在芝加哥。
“當你想到它時,它就是DNA的信息 - 蛋白質 - 實際上是自然選擇起作用的東西,”施韋策說。“蛋白質的序列可以用來生成有機體的'家族樹',就像DNA一樣。但是蛋白質的修飾,這種修飾在DNA中找不到,不能單靠DNA序列可靠地預測,可以告訴我們蛋白質是如何產(chǎn)生的。功能,因為蛋白質的功能是由其三維結構決定的。“
例如,如果你發(fā)現(xiàn)附加了額外的OH(氧+氫)基團的脯氨酸氨基酸,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締組織結合在一起。從功能和進化適應性的角度來看,DNA隨時間的變化并不重要,除非蛋白質發(fā)生變化;因此,研究蛋白質隨時間的變化可以產(chǎn)生更多關于進化的信息,而不僅僅是研究DNA,Schweitzer解釋說。
蛋白質也可以提供關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分解,而其他蛋白質則持久存在。方便的是,Schweitzer和其他人已經(jīng)發(fā)現(xiàn),蛋白質(或至少某些類型的蛋白質)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,Schweitzer正在關注新的研究方向。首先,她將注意力轉向研究這些古老蛋白質的精煉方法,以便古生物學家可以獲得更多信息,同時減少對標本的損害。質譜法是她團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的團隊正在努力建立一個方法和標準的數(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。當真正值得時,優(yōu)化質譜的使用。她還在研究如何將蛋白質擴展到不同的恐龍組織,標本和環(huán)境。
第二個重點領域是探索蛋白質可以告訴我們生成它們的有機體究竟是什么。例如,他們能否揭示更多關于動物的生理學而不僅僅是進化關系?他們能否告訴我們更多關于蛋白質功能的信息,還包括它們所包含的組織的功能?生殖行為怎么樣?或者也許蛋白質可以用來幫助確定在地球歷史上不同點出現(xiàn)各種進化新奇的時機。
當然,古生物學家對恐龍時代的生活感興趣,但施韋澤認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,從分子水平如何應對這些變化中學到一些東西。此外,了解是什么使一些蛋白質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,改進用于從古骨中提取蛋白質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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