Pehmytkudoksen ja proteiinin säilymisen mekanismit Tyrannosaurus Rexissä

olemassa oleva käsitys, jonka mukaan pehmytkudosarkkitehtuurit ja alkuperäiset proteiinit voivat säilyä läpi geologisen ajan, on kiistanalainen, koska tällaisen säilymisen menetelmiä ei ole vielä tutkittu ja määritelty tarkasti. Uudessa tutkimuksessa Elizabeth M. Boatman ja kollegat tekniikan, paleontologian, biologian, materiaalien ja tekniikan ja edistyneen Valonlähteen laitoksilla testasivat ristisidontamekanismeja säilöttyyn kudosarkkitehtuuriin. He käyttivät kahta ei-entsymaattista, rakenteellista proteiinimekanismia, Fenton-kemiaa ja glykaatiota osoittaakseen, että niiden mahdollinen osuus Tyrannosaurus rexin (T. rex; USSM 555 000, aiemmin Mor 555) aivokuoren rakenteista talteen otettujen verisuonten rakenteiden säilyttämisessä. Ne osoittivat fossiilisten astioiden endogeenisyyden (satunnaisuuden) ja tyypin I kollageenin esiintymisen uloimmissa astiakerroksissa kuvantamisen, diffraktioinnin, spektroskopian ja immunohistokemian avulla.

he saivat tietoja synkrotronin Fourier-muunnoksen infrapuna (SR-FTIR) – tutkimuksista T: llä. rex alukset analysoida niiden ristiinlinkitys luonne ja vertasi niitä kontrollikananäytteitä käsitellään samalla tavalla kaksi tekniikkaa. Tutkijat toimittivat Röntgenmikrobianalyysejä fossiilisten kudosten kemiallisesta tilasta tukeakseen T. Rexin säilyvyyttä tutkimusmenetelmien avulla havaitulla tavalla. Boatman ym. ehdottavat, että havaitut kudoksia stabiloivat ristisillat ovat tärkeässä roolissa mesotsooisen maailmankauden luustoelementtien muiden mikrovaskulaaristen kudosten säilyttämisessä. Teos on julkaistu Scientific Reports-sivustolla.

paleontologit ovat löytäneet onttoja, taipuisia ja läpinäkyviä alustamaisia rakenteita fossiilisten selkärankaisten, myös muiden kuin lintudinosaurusten, luuston osista ja soveltaneet monia tekniikoita tunnistaakseen niiden endogeeniset proteiinit, kuten kollageenin ja elastiinin. Tutkijat olivat aiemmin käyttäneet massaspektroskopiasekvenssiä tunnistaakseen muista kuin lintudinosauruksista talteen otettuja yksittäisiä aluksia selkärankaisille spesifisten verisuoniproteiinien olemassaolon tueksi. He esimerkiksi dokumentoivat tyypin I kollageenille tyypillisen 67 nanometrin ryhmittelykuvion sen jälkeen, kun proteiini on vapautettu demineralisaatiolla, minkä jälkeen tehtiin lisätutkimuksia tyypin I kollageenin esiintymisen todentamiseksi sauropod-dinosauruksen kylkiluun verisuonikanavissa noin 190 miljoonaa vuotta sitten käyttäen FTIR-ja Raman-analyysia. Vaikka tutkimusryhmät olivat kehittäneet erilaisia menetelmiä yllättävän säilymisen selittämiseksi, ehdotettujen mekanismien kokeellinen testaus on edelleen tehtävä rutiininomaisesti ja laajasti.

nykyisessä teoksessa Boatman et al. tunnistettiin ja testattiin kokeiden mahdollista osuutta Tyrannosaurus rexin fossiilin tiiviin luun aluksen kaltaisen arkkitehtuurin säilyttämisessä. He odottavat työn luovan mahdollisen perustan lisätutkimuksille Mesotsooisesta tai uudemmista fossiileista talteen otettujen pehmytkudosten säilyttämisestä. Selkärankaisten verisuonten seinämissä on kolme erillistä kerrosta, mukaan lukien tunica intima (sisin), tunica media ja tunica externa (uloin kerros). Ainutlaatuisten molekyylikoostumustensa ansiosta tutkijat voivat erottaa ainesosat morfologisesti ja kemiallisesti. Esimerkiksi elastiini on selkärankaisille ominainen kierteinen proteiini, joka tarjoaa vastustuskyvyn verisuonten seinämien painemuutoksille. Kollageeni on myös selkärankaisille spesifistä ja muodostaa vallitsevan osan verisuonista toimiakseen niiden rakenteellisena perustana. Koska elastiini ja kollageeni sisältävät tunnusmerkkejä tunnistettavissa molekyylirakenne ja koostumus, Boatman et al. ehdotti tutkia kaksi proteiinia sisällä jäännös dinosaurus alusten.

tutkimusryhmä esitti hypoteesin varhaisten diageneettisten (fysikaalisten ja kemiallisten) prosessien vaikutuksesta T: n eloonjäämiseen. rex microvasculature syvältä ajalta. Testatakseen tätä, Boatman ym. ensimmäinen suoritettu SR-FTIR analyysi ymmärtää crosslink luonnetta niiden kontrollinäytteessä kanan tyyppi I kollageeni proteiinia. Ne indusoivat proteiiniin ristisilloituksia Fenton-reagenssilla tai ionikatalysoidulla glykaatiomenetelmällä, jota seurasi transmissio SR-FTIR kunkin kudoksen testauksessa. He havaitsivat kanojen kudoksiin muodostuneiden intramolekulaaristen ristisiteiden olevan epäkypsiä, koska ne eivät altistuneet molekyylien välisten ristisiteiden muodostamiseen tarvittaville reiteille tai kehittyneille glykaatiopäätetuotteille (AGEs).

tutkiakseen T. rex-alustarakennetta endogeenisten proteiinien löytämiseksi tutkijat vapauttivat kolme alustyyppiä demineralisoituneesta T. rex-aivokuoren luusta. Tämän jälkeen he käyttivät näkyvän valon mikroskooppia (VLM) luonnehtiakseen niitä:

1. laajat, ruskeahkot taipuisat verkot
2. hajanaiset läpinäkymättömät rakenteet
3. sirpaleiset puolikuultavat rakenteet

ne yhdistivät energiadispersiivisen Röntgenspektroskopian (EDS) pyyhkäisyelektronimikroskopiaan (sem) sekä mikrotarkennetun Röntgenfluoresenssispektroskopian (µXRF) vahvistamaan koostumukseltaan vaihtelevissa kudosnäytteissä havaitut erot. Ryhmä keskittyi taipuisiin alustaverkostoihin, koska ne olivat samanlaisia kuin olemassa oleva luukudos, joka oletettavasti säilytti minimaalisen muutoksen.

kun Boatman et al. tutki taipuisia T. rex-aluksia SEM: n avulla, he havaitsivat kuitumaisia rakenteita niiden uloimmalla pinnalla. Yhdistetyt piirteet olivat yhdenmukaiset niiden kanssa, joita havaittiin aivokuoren luusta vapautuneissa verisuonissa ja fibrillaarisessa kollageenissa. Tutkimusryhmä analysoi T. rex-alusten SR-FTIR-spektrin havaitakseen hallitsevia vyöhykkeitä, joita on havaittu sekä käsitellyissä nykyisissä että muinaisissa kudoksissa. Dinosauruksen kudoksen amidi I-kaistale sijaitsi vallitsevassa α-helix-rakenteessa, joka on yhdenmukainen kypsän (ristisilloituneen) fibrillaarisen kollageenin kanssa. Tämän jälkeen tutkimusryhmä teki immunohistokemian (IHC) tutkimuksia, joissa selvitettiin rakenneproteiinien elastiinin ja tyypin I kollageenin proteiinispesifisiä epitooppeja.

tutkijat nostivat vasta-aineita kaikkia jäljellä olevan verisuoniston komponentteja vastaan havaitakseen positiivisen sitoutumisen dinosaurusastian seinämissä. Käyttämällä fluoresoivaa suodatinta he vangitsivat vasta-aine-antigeenikompleksien lokalisoinnin ja jakautumisen (vihreä fluoresenssi). Dinosaurusten vaste aktiinivasta-aineille näyttäytyi ohuena ja tasaisesti jakautuneena kerroksena. Lihasproteiini tropomyosiinia vastaan nostetut vasta-aineet ilmestyivät voimakkaammin verisuonen seinämiin. Dinosaurusten verisuonissa oli myös tyypin I kollageenivasta-aineita, vaikka elastiinivasta-aineet olivat voimakkaampia. Nämä kaksi valkuaisainetta olivat hyviä kohteita fossiilitutkimuksissa tiettyjen alueiden korkean evolutiivisen säilymisen vuoksi. He eivät havainneet dinosaurusten alusten reaktiivisuutta bakteerien peptidoglykaanin vasta-aineille (ei viittaa mikrobikontaminaatioon).

Boatman ym. testattu T. rex aluksen rakenteet ymmärtää, jos post mortem rakenneproteiinin risteytyminen parantaa niiden vastustuskykyä hajoamista tai diagenetic muutoksia. Tätä varten he keskittyivät fibrillaariseen kollageeniin käyttämällä SR-FTIR-siirtospektriä ehdottamaan post mortem-risteytystä kudosarkkitehtuurin säilymisen aikana. Nämä spektriset piirteet on aiemmin kirjattu muistiin, mutta niistä ei ole keskusteltu varhaisten Jurakautisten Sauropodomorfien ja liitukauden luiden kanssa. Tämän jälkeen tiedemiehet käsittelivät bulk T: tä. Rex-kudos natriumborohydridillä (NaBH4) vähentämään karbonyyliryhmiä epäkypsien ristisiteiden sisällä ja lisäämään Ei-peptidikarbonyylin absorptiovoimaa. Hiilihydraattien imeytymisalueet T. rex-kudoksessa olivat Age-arvojen mukaisia (advanced glycation endproducts). Hoidon jälkeen saadut tiedot viittasivat siihen, että T. rex-kudoksissa oli sekä intramolekulaarisia että intermolekulaarisia ristikytkentätyyppejä.

kun tutkijat kartoittivat kudoksessa olevia alkuaineita µXRF: n avulla, he paljastivat raudan (Fe) ainoaksi metalliksi, joka on keskittynyt dinosauruksen verisuonikudoksiin, samalla kun barium (Ba) kirjattiin puolittain läpikuultaviin astioihin. Käyttämällä laajennettua mikro-Röntgenabsorptiomikroskopiaa, he havaitsivat Fe3+: n upotettuna astian seinämiin. Tutkijat osoittivat, että läsnä on hienoksi kiteinen goetiitti (α-FeO(OH)); mineraali aiemmin havaittu verisuonikudoksissa talteen kaksi erilaista dinosaurusyksilöä.

näin Elizabeth M. Boatman ja kollegat osoittivat selkärankaisten endogeenisten proteiinien läsnäolon pehmytkudosdinosaurusten rakenteissa. Tähän sisältyi tyypin I kollageenin esiintyminen, joka on yhdenmukainen nykyisten selkärankaisten verisuoniston kanssa. Aineisto tuki kaksivaiheista mekanismia, joka stabiloi biomolekyylejä ja aluksen arkkitehtuuria eliön kuoleman jälkeen edistääkseen niiden säilymistä luustoelementeissä. Ryhmä arveli, että rautavälitteiset Fenton-ja glykaatioreitit ovat saattaneet edistää T: n lisääntymistä. Rex kudos pitkäikäisyys elastiinin ja fibrillar kollageenin sisällä ja ympärillä verisuonia. Molempia prosesseja voitaisiin katalysoida siirtymämetallilajeilla, kuten raudalla, jotta määriteltäisiin Fe: n keskeinen rooli rakenneproteiinien ristisitomisessa. Rautaoksihydroksidin saostuminen teoksessa tuki täysin tätä ajatusta.

aineisto edustaa T. rex-näytteestä USNM 555000 talteen otettujen verisuonikudosten ensimmäistä kattavaa kemiallista ja molekulaarista karakterisointia. Tulokset valottavat mahdollisia fossiloitumisprosesseja molekyylitasolla. Tutkijat visioivat, että osoitetut tekniikat edistävät kokonaisvaltaisten mekanismien kehittämistä, jotta verisuonikudos säilyisi jatkuvasti elossa syvältä ajalta.