Genetikere og proteinforskere genskaber ødelagt mammut-DNA
Proteinforskning
De fossile knogler, der dukker op af jorden er nogen gange så nedbrudte, at DNA'et er ødelagt. Nu er det lykkedes forskere fra Center for Geogenetik på Statens Naturhistoriske Museum og Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research på Københavns Universitet, at gå 'baglæns' ud fra 126 proteiner i en 43.000 år gammel mammutknogle og genskabe dele af dyrets arvemateriale. Forskerne har anvendt en helt ny og enestående proteom-metode, der både kan få betydning for retsmedicinere og palæozoologer.
Udfra 20 aminosyrer opbygger DNA de meget stabile proteinbyggestene, der holder gang i alle livets processer. Hvert enkelt aminosyre giver hvert protein helt bestemte biokemiske egenskaber, så de kan virke som alt fra antistoffer til adrenalin.
- Fossilt DNA giver os mulighed for at forstå livsprocesserne i uddøde dyrearter. Ved at sammenligne med nulevende efterkommere kan vi se, hvilke mutationer, der har fundet sted, for eksempel fra mammut til elefant. Desværre bliver gammelt DNA med tiden så ødelagt, at vi ikke længere kan analysere det - men proteinerne holder meget læmgere. Med vores helt nye metode, er vi kommet et vigtigt skridt videre i at genskabe det fossile DNA ud fra proteinerne i fossilerne, siger professor Jesper Velgaard Olsen fra Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research.
Proteiner kan overleve længere end DNA
Biokemisk set er proteiner mere stabile end DNA, og chancen for at proteiner overlever tid og omgivelser er derfor større. Indtil nu har det dog været langvarigt, ressourcekrævende og usikkert at isolere og analysere proteiner fra fossilerne.
- Vi har nu isoleret og analyseret mere end 10 gange så mange proteiner fra fossilet som tidligere, uddyber Jesper Velgaard Olsen.
Forskerne brugte højteknologisk massespektrometri på proteincentret til den nye bedrift, og postdoc Enrico Cappellini fra Center for GeoGenetik på Statens Naturhistoriske Museum, Københavns Universitet tilføjer:
- Det er et vigtigt fremskridt i at udvikle metoder til at sekventere fossile proteiner fra uddøde arter. Den nye metode har store perspektiver og kan anvendes på en lang række problematikker.
- Vi fandt blandt andet proteinet albumin. Det findes normalt kun i blod, men kan også findes i knogler, og vi fandt det i mammuttens lårbensknogle. Hvis albumin-molekylet er intakt, så kan det findes med andre metoder end vores, men med vores metode kan vi opspore proteinet, selvom det ikke er helt intakt. Det kan derfor bruges som en markør, der hjælper med at identificere en fossil-knogle-stump, hvis DNA’et er for ødelagt, understreger postdoc Enrico Cappellini.
Til gavn for retsmedicinere og palæozoologer
Evnen til, som biokemiske detektiver at opbygge en DNA-fantom-tegning ud fra aminosyrespor, behøver heller ikke stoppe ved 43.000 år gamle knogler.
- Der er intet der forhindrer os i at lede efter intakte proteiner i knogler, der er over 100.000 år gamle, eller flere millioner år gamle eller helt tilbage fra Jurassic-perioden, fortæller Jesper Velgaard Olsen.
Og nu behøver knoglerne heller ikke længere kun komme fra nedfrosne tundraer, der er gode til at bevare de urgamle fossilers biomolekyler som DNA.
– Vi har nu med succes analyseret proteiner fra mammutknogler fundet i tempereret klima. Og så er vores teknologi så hurtig til at identificere proteinerne, at den på sigt kan hjælpe retsmedicinernes genetikere, når de skal identificere knogler, understreger Jesper Velgaard Olsen.
Den nye metodik er publiceret i Journal of Proteome Research.
Kontakt
Postdoc Enrico Cappellini
Center for GeoGenetik
Statens Naturhistoriske Museum
Tlf. 35 32 13 38
Professor Jesper Velgaard Olsen
Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research
Mobil: 24 42 59 56