蛋白质组学

提不到DNA?头发蛋白质也能透露身份的秘密

发现无名尸体,如何确定他的身份?凶案现场,如何寻找嫌犯的线索?现在,DNA检测是个重要的方法。只要能提取到合适的样本,并且进行检测和比对,就能确定一个人的身份。

DNA鉴定很好用,但它却也不是总能行得通。在自然环境下,DNA分子会不断降解,即使有能让DNA大量扩增的PCR(聚合酶链式反应)加持,有时候基因检测也无法完成。考古学家们对此更是深有感触,他们往往面对的是至少埋了数百年的尸体,要想提取有效的DNA信息更是难上加难。

做不了DNA检测的时候该怎么办?研究者们把目光投向了人身上更加“皮实”的成分:头发中的蛋白质。最近,来自美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)的研究人员提出了一种利用头发中蛋白质进行身份鉴定的新方法,有望成为身份鉴定的辅助手段,相关论文发表在9月7日的《公共科学图书馆·综合》(PLOS ONE)上[1]。

图片 Julie Russell

蛋白质里的“特征标签”

人类基因组里的信息量浩如烟海,而在做DNA鉴定的时候,技术人员并不会把这些信息都检查一遍。他们往往会着重寻找那些能代表个体差异的关键标识,而单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,简称SNP)就是当中最常用的标识之一。SNP指的是单个碱基对上出现的差异,而有些情况下,这些差异也会改变基因编码对应的氨基酸,导致蛋白质中的单个氨基酸出现差异(即单氨基酸多态性,SAP)。

简而言之,单氨基酸多态性便是DNA差异在蛋白质当中的一种体现。如果能够分析样本中的蛋白质成分,找到出现氨基酸差异的地方,那么理论上讲,它也和核苷酸差异一样,具有成为个体“特征标签”的潜力。

一小截头发能告诉我们什么?

根据这一思路,研究者们开展了实验。他们从61位欧裔志愿者身上提取了头发及血液样本,分别用于蛋白质检测和DNA测序。

无论在刑侦现场还是考古遗迹,头发都是最常见的生物样本之一。可惜的是,头发的发干部分并不适合提取核DNA。而如果是分析蛋白质,头发就有自己的优势了:构成头发骨架的角蛋白及角蛋白关联蛋白性质非常稳定,在蛋白质中也属翘楚,它们可以存留很多年。

 头发中的角蛋白可以长时间保持稳定。图片123rf.com.cn正版图片库

利用蛋白质组学的方法,研究者在欧裔志愿者的头发中锁定了89个包含SAP的多肽片段,这些SAP对应的SNP被称作“先祖信息标记物”,在不同人种当中所占比例不一样,因此可以用于判断个体的血统。

与DNA检测结果的比对发现,头发中发现的SAP信息能够很好地预测志愿者基因组中存在的SNP,正确率高达98%。因此,根据蛋白质反推得到的SNP信息可以构成一份“遗传学名片”。研究者推算,他们找到这这组SNP在欧裔人群中所占比例与非裔人群相比更高,从另外10名非裔志愿者那里获取的样本分析结果也证实了这一点。

那这方法对古人的头发是否有效呢?研究者又从6具古代尸骸身上收集了头发样本进行蛋白质分析。这些尸体下葬时间在17世纪末到18世纪初之间,头发当中的许多蛋白质已经降解消失,留下的绝大多数都是角蛋白以及角蛋白关联蛋白。不过,从这些残留蛋白质中,依然可以找到提示死者血统的SAP“标签”。

当然,根据头发粗查人种还只是第一步。研究者相信,等到这种新方法成熟之后,侦查人员和考古工作者或许能只用一小截头发来确定头发主人的身份。对头发蛋白质的分析不仅能为DNA鉴定结果提供辅助,它甚至还有潜力在DNA证据难以入手时成为主角。(编辑:窗敲雨)

题图123rf.com.cn正版图片库

参考资料:
Parker, Glendon J., et al. "Demonstration of Protein-Based Human Identification Using the Hair Shaft Proteome." PloS one 11.9 (2016): e0160653.






(0)

热评文章

发表评论