Исторические ископаемые открывают новую жизнь в изучении древних белков

Фрагменты белка, извлечённые из окаменелости вымершего вида гигантского бобра, открывают новую дверь в палеопротеомику — изучение древних белков. Эти белки можно использовать для определения места животных на эволюционном древе и получения информации об эволюции жизни и окружающей среды Земли.

Обычно палеопротеомика полагается на специально собранные окаменелости. Однако в исследовании, опубликованном в Proceedings of the Royal Society B, учёные из Политехнического института Ренсселера (RPI) использовали окаменелость, собранную более 170 лет назад в центральной части штата Нью-Йорк и хранящуюся в Нью-Йоркском государственном музее.

Команда извлекла белки из первого когда-либо найденного черепа вида Castoroides ohioensis. Этот череп гигантского бобра, собранный в 1845 году, стал старейшим образцом кости из музейной коллекции, изученным с помощью палеопротеомных инструментов. С помощью масс-спектрометрии исследователи обнаружили множество образцов коллагена 1 — наиболее распространённого белка в кости.

Большой проблемой при использовании существующих коллекций окаменелостей является то, что они не собирались для целей палеопротеомики и могли храниться не в оптимальных для экстракции и анализа белков условиях.

При изучении черепа гигантского бобра исследователи заметили, что он, по-видимому, был покрыт лаком — распространённым средством для сохранения окаменелостей. Чтобы избежать загрязнения, они взяли образцы кости из носовых полостей черепа, извлекли сохранившиеся белки, провели ферментативное расщепление и проанализировали фрагменты с помощью масс-спектрометрии.

Анализ определил первичную последовательность аминокислот в обнаруженном белке, а также посттрансляционные модификации — химические изменения на поверхности белка, не определяемые ДНК. Оба типа данных ценны для исследователей.

База данных первичных белковых последовательностей может быть полезна для уточнения эволюционных деревьев, обратной инженерии белков или «воскрешения» последовательностей для терапевтического использования.

Обнаружение посттрансляционных модификаций в окаменелостях имеет мало прецедентов в этой emerging области. Изучая такие модификации коллагена — долгоживущего белка, — можно понять, как организм адаптировал его для лучшего функционирования (например, для большей жёсткости или гибкости). Накопление базы данных таких модификаций у древних организмов позволит делать выводы об эволюционных изменениях или использовать их в белковой инженерии.