蛋白质组代替DNA。通过头发识别人的新方法

劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）的生物化学家格伦登·帕克（Glendon Parker）正在研究来自大伦敦公墓的250岁尸体的头发样本，以验证身份。照片：朱莉·罗素（Julie Russell）/ LLNL

使用留在犯罪现场的DNA样本来准确识别一个人，长期以来一直成功地用于法医。几乎可以从任何生物材料中提取DNA样本：唾液，汗液，精子，头发。问题在于，DNA分子会在光，温度等环境影响下降解。在一定程度的降解下，无法通过聚合酶链反应的方法扩增DNA。怎么办

劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 （Lawrence Livermore National Laboratory）的生物化学家们开发出了另一种方法，可以通过统计学方法验证人的头发身份，而完全不需要DNA分析。科学家已采取第一步，根据头发中蛋白质的总数（即人类蛋白质组）来识别一个人。

蛋白质组是在给定条件下在给定时间段内给定类型的细胞中表达的蛋白质的集合。蛋白质组代替DNA成为了个人识别的唯一标记。

蛋白质在化学上比DNA分子稳定得多。它们以稳定的形式保存了几个世纪。也就是说，在犯罪几百年后，我们才能确定一个人的身份！新的工具包将大大扩展法医和考古学家的能力。

随着技术的进步，科学家希望他们能够从少量头发中提取所有必需的蛋白质标记。理想情况下，一根头发。这足以在统计学上可靠地区分整个人口中的某个特定人，即73亿活着的人，并且有可能足够准确地从1000亿已经死亡的人中区分出一个人。

到目前为止，科学研究还处于早期阶段，但是这项技术具有非常大的潜力。

在发表的著作中，科学家们介绍了蛋白质组学分析的结果，这些蛋白质组分析来自大伦敦公墓中1750年代和1850年代遗骸中的66名白种人，黑人黑人，5名肯尼亚人和6具骨骼。蛋白质组中共发现185个蛋白质标记。对于每个人来说，蛋白质标记的集合都是唯一的，这使我们可以将其与其他人清楚地区分开。

60名美国白人的平均头发蛋白质组（doi：10.1371 / journal.pone.0160653.s006）


不同人群中的多种蛋白质标记物与基因组中发生的点突变有关。由于这些点突变，观察到单核苷酸多态性（SNP），即仅一个核苷酸（A，T，G或C）的DNA序列被区分为形成两个或多个等位基因（例如T / C）。编码区的单核苷酸多态性有两种类型：同义和非同义。同义的SNP使蛋白质的氨基酸序列保持不变，而非同义的SNP则改变蛋白质。


直接验证非同义SNP的等位基因。科学著作“使用发轴蛋白质组学进行基于蛋白质的人类鉴定论证”插图

根据几十个人的样本，科学家估计收集到的标记数足以识别大约10,000个人中的一个。


非同义SNP轮廓，在高加索人和黑人中有估计的轮廓概率。科学作品“使用发轴蛋白质组学进行基于蛋白质的人类鉴定论证”的插图

科学家认为，人类蛋白质组中单个蛋白质标记的总数可以达到1000个。除头发外，这些标记还存在于其他类型的组织中，包括皮肤细胞，骨骼和牙齿。研究人员已经开始探索通过骨骼和牙齿中的蛋白质标记物识别人的可能性。

研究人员认为，将来蛋白质组学测量的准确性将使仅在90-100种蛋白质标记物中的数十亿人中的1个人得以识别。

蛋白质标记物与人类DNA之间存在直接联系，因为正是DNA控制着特定蛋白质的表达。因此，蛋白质组是DNA的一种“烙印”。即使没有DNA，也可以从该模型中恢复个体的起源。

现在，根据头发样本编译蛋白质组的过程需要2.5天。科学家相信，将来蛋白质组学鉴定的准确性将会提高，而这种法医检查将成为常规程序。

科学文章“使用毛发轴蛋白质组蛋白进行基于蛋白质的人类鉴定论证”进行了同行评审，并于2016年9月7日在公共领域的PLOS ONE杂志上发布（doi：10.1371 / journal.pone.0160653）。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN397595/