马修•柯林斯一个迈克·巴克利一个海伦·h·心胸狭窄的人b简Thomas-Oates,一个朱莉·威尔逊一个和Nienke范·多尔恩一个
一个BioArCh、生物学、考古学和化学,纽约大学纽约YO10 5 dd,英国
bDEFRA食品和环境研究机构(得到),沙子赫顿,纽约YO41 1 lz,英国
今年国际条形码的生活计划(IBoL)计划开始一项雄心勃勃的计划,条形码超过五百万人的DNA样本代表在五年内至少有500000种。分子条形码利用分子序列的事实提供了一个独立的方法来识别一个样本。这种分子条形码已经广泛的应用在分类学、生物多样性、取证甚至食品科学。基于DNA分子条形码往往是,随着新技术的出现提供了一个快速而有效的方法识别。蛋白质也已经在过去用于分子识别,最常见的是利用精美的特异性抗体的歧视目标蛋白质。最近的想法用蛋白质质谱指纹样本已经被用于目标处理或衰变已经摧毁了DNA样本。
蛋白质指纹
肽指纹识别的概念,事实上之前氨基酸的指纹一样,有着悠久的历史;克劳斯的工作Hollemeyer集团(德国萨尔州大学)1,2谁用肽质量指纹识别角蛋白,是值得注意的。Hollemeyer的研究小组利用质谱(MS)鉴定蛋白质序列差异不同的动物的皮毛。头发蛋白质和酶切产生的肽的质量决定。通过建立图书馆的角蛋白指纹(毛发和羽毛的主要蛋白质),团队现在能够识别各种羽毛和皮毛,帮助在后者的情况下执行欧盟(EU)禁止使用猫狗皮毛。bdapp官方下载安卓版其他团队使用同样的方法来区分鱼类基于肌肉蛋白的差异。
在大多数情况下蛋白质指纹图谱方法(见图1)更昂贵的比下一代基于dna的筛查方法。蛋白质鉴定的价值的情况下出现的DNA可能已经被处理。例如,罐头或毛皮和皮肤的处理导致DNA碎片,呈现这样的分析更加困难。
一个进程导致的分裂分子是时间,和衰减速度不同(甚至在)分子团体。一般来说,考古样品中DNA降解速度比蛋白质,因此研究人员转向蛋白质来帮助识别。例如,Holleymeyer和他的同事们已经成功地应用他们的方法来确定服装的起源来自著名的铜器时代冰木乃伊奥兹。3,4
我们使用相同的逻辑发展的工具骨骼识别,但是在一个考古部门工作,考古骨是我们的第一个目标。有两个候选人骨蛋白质出现承诺:骨钙素和胶原蛋白。佩吉·奥斯特罗姆和她的团队在密歇根州立大学,美国是第一组软电离作用的潜在升值女士古老的蛋白质,5并成功地确定了骨钙素在永久冻土的骨化石。6玛丽史怀哲北卡罗莱纳州立大学、美国、和约翰Asara从贝斯以色列女执事医疗学校,哈佛大学美国,恢复胶原蛋白从庞大的片段,7然后乳齿象。8使用蛋白质识别古女士蛋白质的想法真的登上报纸头条当玛丽和她的团队声称发现了胶原蛋白在恐龙骨骼化石,8,9呼应索赔使骨钙素的检测,十年前10但这一次与质谱的优势而不是抗体交叉反应。
我们已经检查了这两个蛋白在考古骨头,11从这个比较研究,很明显,胶原蛋白更容易分离,从考古发现的骨头。胶原蛋白的持久性是众所周知的考古学家经常使用这种蛋白质为放射性碳年代测定法和稳定同位素分析(在后一种情况下获得饮食和气候信息)。胶原蛋白的生存机制在考古骨头是不寻常的和值得注意的,蛋白质的稳定性显著增加了一种矿物的形成“紧身”范围的胶原原纤维和阻止他们崩溃。12结果是,胶原蛋白是一种非常健壮的蛋白时裹入内骨。它将抵抗高温(渲染等过程)和长期埋藏矿物是否完好无损。事实上长期埋藏似乎增加了易于获取胶原蛋白指纹随着时间的推移,其他蛋白质如血红蛋白和骨钙蛋白丢失更迅速,导致胶原蛋白的选择性富集老骨头。
…和他分开一个从另一个好人与坏人
可以识别的骨头通过比较胶原蛋白肽指纹与指纹从已知样本。的胶原蛋白有两个特殊的问题,首先,很少有胶原蛋白序列是已知的,其次,胶原蛋白具有广泛的翻译修饰,特别是由于丰富的脯氨酸残基的羟基化的过程。
我们已经建立了一个图书馆使用胶原蛋白序列的结合分子矿业(表达序列标签)和其他数据库,加上从头测序,因此现在可以识别各种动物物种使用肽质量指纹(图2中,参见参考13)。方法已经成功地应用于现代和考古骨样品,正在测试和骨头碎片从动物饲料中恢复过来(肉骨粉)。后者的分析揭示了一个质谱方法,利用速度和准确度matrix-assisted激光解吸/电离质谱法(MALDI-MS)快速确定个体骨颗粒,以确保禁止反刍动物组织不存在动物饲料。尽管这种方法的明显的潜在考古是我们关注的焦点。考古遗址很多骨头嚼,煮熟,践踏或压碎。这个处理消除了许多特色的骨头,因此大部分不再是可识别的。我们建议使用肽指纹识别解决这个问题,一种方法我们缩放,简称Zooarchaeology通过质谱分析。我们已经使用了方法来区分绵羊与山羊,14(圣经考古问题比例)导致的广泛使用“ovicaprine”这个词来形容很多骨头抵抗识别。不同的管理实践和开发实践的两组是隐藏的,如果两个物种是不可分割的。
胶原蛋白是一个缓慢发展的蛋白质组成的三个伤口在一起作为一个三重螺旋链。在哺乳动物和其他脊椎动物组织两个链从COL1A1基因相同,第三,更快速发展,COL1A2,链。仔细分析绵羊和山羊胶原蛋白之间的差异表明,有两个不同的序列接近躺在COL1A2链,双突变产生属·卡普拉的底部。14胶原蛋白链的缓慢进化意味着同时可以缩放好人与坏人,这意味着所有的山羊,它不能区分国内山羊和一只野山羊。
胶原蛋白、死亡的条形码?
进化的速度慢的胶原蛋白链意味着将有一个缩放决议,接近属(虽然很明显,这将取决于分类组)。然而,蛋白质的大尺寸和缓慢的进化率意味着它有足够的变异:(i)能够区分属整个动物王国使用相同的蛋白质和提取方法,和(2)足够类似能够映射不同分散组的差异。事实上,胶原蛋白是有选择地保存在古老的骨骼和牙齿、象牙和鹿角)意味着它可以用作分子条形码长DNA条形码受损后,分散和“融化”。胶原蛋白可以从大多数考古骨头和恢复,如果玛丽史怀哲的工作和她的同事熊水果,更古老的化石。这意味着为这些动物组织胶原蛋白是一个优秀的条形码,从加工组织,如肉骨粉,而且交易的商品,如鹿茸、象牙以及从考古的化石骨骼和许多动物灭绝,遭遇了一波又一波的现代人类走出非洲和全球各地的大约70000年前。
特定的质谱分析的特点,检测原始分子序列没有放大的能力(以及随之而来的污染风险)和速度和简单的分析,是一种具有潜在的革命性的识别动物的组织,从微小的碎片,甚至远回时间和整个脊椎动物王国。我们认为,就像DNA可以被认为是一种生活的条形码,胶原蛋白有可能成为死者的社区的条形码。
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