Proteom statt DNA. Eine neue Art, eine Person anhand von Haaren zu identifizieren

Der Biochemiker Glendon Parker vom Lawrence Livermore National Laboratory untersucht eine Haarprobe einer 250 Jahre alten Leiche von einem Friedhof im Großraum London, um die Identität zu überprüfen. Foto: Julie Russell / LLNL Die

genaue Identifizierung einer Person anhand einer am Tatort zurückgelassenen DNA-Probe wird in der Forensik seit langem erfolgreich eingesetzt. Eine DNA-Probe kann aus nahezu jedem biologischen Material extrahiert werden: aus Speichel, Schweiß, Sperma, Haaren. Das Problem ist, dass DNA-Moleküle unter dem Einfluss der Umgebung - Licht, Temperatur usw. - abgebaut werden. Bei einem bestimmten Abbau wird eine Amplifikation der DNA durch das Verfahren der Polymerasekettenreaktion unmöglich. Was tun?

Biochemiker vom Lawrence Livermore National Laboratory entwickelten eine alternative Art und Weise zu statistisch zu identifizieren die menschliche Haar bestätigt, ohne DNA - Profilierung. Wissenschaftler haben den ersten Schritt unternommen, um eine Person anhand der Gesamtheit der Proteine ​​im Haar, dh anhand des menschlichen Proteoms, zu identifizieren.

Ein Proteom ist eine Sammlung exprimierter Proteine ​​in einem bestimmten Zelltyp zu einem bestimmten Zeitraum unter bestimmten Bedingungen. Es ist das Proteom, das anstelle von DNA zu einem einzigartigen Marker für die persönliche Identifizierung wird.

Proteine ​​sind chemisch viel stabiler als DNA-Moleküle. Sie sind jahrhundertelang in stabiler Form erhalten. Das heißt, wir können die Identität einer Person mehrere Jahrhunderte nach der Begehung eines Verbrechens identifizieren! Das neue Toolkit wird die Fähigkeiten von Forensikern und Archäologen erheblich erweitern.

Wenn sich die Technologie verbessert, hoffen die Wissenschaftler, dass sie alle notwendigen Proteinmarker aus einer kleinen Menge Haar extrahieren können. Idealerweise aus einem einzigen Haar. Dies reicht aus, um eine bestimmte Person in der Gesamtbevölkerung statistisch zuverlässig zu unterscheiden, dh 7,3 Milliarden lebende Menschen, und möglicherweise reicht es aus, eine Person genau von 100 Milliarden zu unterscheiden, die bereits gestorben sind.

Bisher befindet sich die wissenschaftliche Forschung noch in einem frühen Stadium, aber diese Technologie hat ein vielversprechendes Potenzial.

In einer veröffentlichten Arbeit präsentierten Wissenschaftler die Ergebnisse einer Proteomanalyse von 66 Amerikanern der kaukasischen Rasse, 5 Amerikanern der Negroid-Rasse, 5 Kenianern und 6 Skeletten aus den Überresten der 1750er und 1850er Jahre, die auf Friedhöfen im Großraum London aufgenommen wurden. In Proteomen wurden insgesamt 185 Proteinmarker gefunden. Und für jede Person ist der Satz von Proteinmarkern einzigartig, wodurch wir ihn klar von anderen Personen unterscheiden können.

Gemitteltes Haarproteom bei 60 kaukasischen Amerikanern (doi: 10.1371 / journal.pone.0160653.s006)


Eine Vielzahl von Proteinmarkern bei verschiedenen Personen ist mit Punktmutationen assoziiert, die in Genomen auftreten. Aufgrund dieser Punktmutationen wird ein Einzelnukleotidpolymorphismus (SNP) beobachtet , dh eine DNA-Sequenz von nur einem Nukleotid (A, T, G oder C) wird unterschieden, um zwei oder mehr Allele (z. B. T / C) zu bilden. Es gibt zwei Arten von Einzelnukleotidpolymorphismen der codierenden Regionen: synonym und nicht synonym. Synonyme SNPs lassen die Aminosäuresequenz des Proteins unverändert, während nicht synonyme SNPs sie ändern.


Direkte Überprüfung von Allelen nicht synonymer SNPs. Illustration aus der wissenschaftlichen Arbeit "Demonstration der proteinbasierten Identifizierung des Menschen mit dem Haarschaftproteom"

Basierend auf einer Stichprobe von mehreren Dutzend Personen schätzen Wissenschaftler, dass die gesammelte Anzahl von Markern ausreicht, um eine von etwa 10.000 Personen zu identifizieren.


Nicht synonyme SNP-Profile mit einer geschätzten Profilwahrscheinlichkeit bei kaukasischen und negroiden Populationen. Illustration aus der wissenschaftlichen Arbeit "Demonstration der

proteinbasierten Identifizierung des Menschen mit dem Haarschaftproteom" Wissenschaftler glauben, dass die Gesamtzahl der einzelnen Proteinmarker in einem menschlichen Proteom bis zu 1000 Stück betragen kann. Zusätzlich zu den Haaren finden sich diese Marker in anderen Gewebetypen, einschließlich Hautzellen, Knochen und Zähnen. Forscher haben bereits begonnen, die Möglichkeiten zu untersuchen, Menschen durch Proteinmarker in Knochen und Zähnen zu identifizieren.

Forscher gehen davon aus, dass die Genauigkeit von Proteommessungen in Zukunft die Identifizierung von 1 Person von mehreren Milliarden in nur 90-100 Proteinmarkern ermöglichen wird.

Es besteht eine direkte Verbindung zwischen Proteinmarkern und menschlicher DNA, da DNA die Expression spezifischer Proteine ​​steuert. Somit ist das Proteom eine Art "Abdruck" der DNA. Selbst in Abwesenheit von DNA kann der Ursprung des Individuums aus dieser Besetzung wiederhergestellt werden.

Das Verfahren zum Zusammenstellen eines Proteoms anhand einer Haarprobe dauert nun 2,5 Tage. Wissenschaftler sind zuversichtlich, dass in Zukunft die Genauigkeit der Identifizierung durch Proteome erhöht wird und eine solche forensische Untersuchung zu einem Routineverfahren wird.

Wissenschaftlicher Artikel "Demonstration der proteinbasierten Identifizierung des Menschen unter Verwendung des Haarschaftproteoms"geben Peer-Review und 7. September 2016 veröffentlichte in der Public Domain in der Zeitschrift PLoS ONE (doi: 10.1371 / journal.pone.0160653).

Source: https://habr.com/ru/post/de397595/