A lágy szövetek és a fehérjék megőrzésének mechanizmusai a Tyrannosaurus rex-ben

az a meglévő elképzelés, hogy a lágyrész-architektúrák és a natív fehérjék geológiai idő alatt megőrizhetők, ellentmondásos, mivel az ilyen megőrzés módszereit még meg kell vizsgálni és jól meg kell határozni. Egy új tanulmányban Elizabeth M. Boatman és munkatársai a mérnöki, Paleontológiai, biológiai Tudományi, anyag-és mérnöki tanszékeken és az Advanced Light Source-ban az Egyesült Államokban tesztelték a térhálósító mechanizmusokat a megőrzött szöveti architektúra szempontjából. Két nem enzimatikus, strukturális fehérje mechanizmust, a Fenton kémiát és a glikációt használtak annak bizonyítására, hogy hozzájárulhatnak a Tyrannosaurus rex (T. rex; USNM 555 000, korábban MOR 555) kortikális csontjából kinyert erek szerkezetének megőrzéséhez. Képalkotás, diffrakció, spektroszkópia és immunhisztokémia segítségével bizonyították a fosszilis érszövetek endogenitását (véletlenszerűségét) és az I. típusú kollagén jelenlétét a legkülső érrétegekben.

a T-n végzett szinkrotron Fourier transzformációs infravörös (SR-FTIR) vizsgálatokból származtak adatok. rex hajók elemezni a térhálósító jellegét, és összehasonlította őket a kontroll csirke minták hasonlóan kezelik a két technikát. A kutatók röntgen mikroszondás elemzéseket nyújtottak a fosszilis szövetek kémiai állapotáról, hogy támogassák a T. rex érmegőrzését, amint azt a vizsgálati módszerekkel megfigyelték. Boatman et al. javasolja, hogy a megfigyelt Szövet stabilizáló keresztkötések fontos szerepet játszanak a további mikrovaszkuláris szövetek megőrzésében a mezozoikus korszak csontvázelemeiben. A munka most megjelent a Scientific Reports – ban.

a paleontológusok üreges, hajlékony és átlátszó edényszerű struktúrákat fedeztek fel fosszilis gerincesek csontvázelemeiből, beleértve a nem madár dinoszauruszokat is, és számos technikát alkalmaztak endogén fehérjéik, például a kollagén és az elasztin azonosítására. A kutatók tömegspektroszkópiás szekvenálást alkalmaztak a nem madár dinoszauruszokból kinyert izolált erek azonosítására, hogy támogassák a gerinces specifikus vaszkuláris fehérjék jelenlétét a múltban. Például dokumentálták az I. típusú kollagénre jellemző 67 nanométeres sávos mintázatot, miután demineralizációval felszabadították a fehérjét, majd további vizsgálatokat végeztek annak igazolására, hogy az I. típusú kollagén jelen van egy sauropoda dinoszaurusz bordájának ércsatornáiban körülbelül 190 millió évvel ezelőtt, FTIR és Raman analízis segítségével. Míg a kutatócsoportok különféle módszereket dolgoztak ki a váratlan megőrzés magyarázatára, a javasolt mechanizmusok kísérleti tesztelését továbbra is rutinszerűen és széles körben kell elvégezni.

a jelen munkában, Boatman et al. azonosította és tesztelte egy sor kísérlet lehetséges hozzájárulását a Tyrannosaurus rex kövület kompakt csontjának edényszerű felépítésének megőrzéséhez. Arra számítanak, hogy a munka megalapozza a mezozoikus vagy újabb kövületekből visszanyert lágy szövetek megőrzésével kapcsolatos további tanulmányokat. A gerinces véredények falai három különböző réteget tartalmaznak, köztük a tunica intima (legbelső), a tunica media és a tunica externa (legkülső réteg). Egyedülálló molekuláris összetételüknek köszönhetően a tudósok morfológiailag és kémiailag megkülönböztethetik az összetevőket. Például az elasztin a gerincesekre jellemző spirális fehérje, amely ellenáll az érfalak nyomásváltozásainak. A kollagén gerinces specifikus is, és az erek túlnyomó részét képezi, hogy szerkezeti alapjukként szolgáljon. Mivel az elasztin és a kollagén a molekuláris szerkezetben és összetételben azonosítható jellemzőket tartalmaz, Boatman et al. javasolta a két fehérje tanulmányozását a maradék dinoszaurusz edényekben.

a kutatócsoport feltételezte a korai diagenetikus (fizikai és kémiai) folyamatok hozzájárulását a T túléléséhez. rex mikrovaszkulatúra a mély időből. Ennek tesztelésére, Boatman et al. először SR-FTIR elemzést végeztek a térhálós karakter megértésére az I. típusú csirke kollagén fehérje kontrollmintájában. Keresztkötéseket indukáltak a fehérjében Fenton reagens vagy ion-katalizált glikációs technikák alkalmazásával, majd transzmissziós SR-FTIR alkalmazásával az egyes szövetek tesztelésére. Megfigyelték, hogy a csirkeszövetekben kialakult intramolekuláris keresztkötések éretlenek, mivel nincsenek kitéve az intermolekuláris keresztkötések vagy a fejlett glikációs végtermékek (Age) kialakításához szükséges utaknak.

az endogén fehérjék T. rex érszerkezetének tesztelésére a tudósok háromféle edényt szabadítottak fel egy demineralizált T. rex kortikális csontból. Ezután látható fénymikroszkóppal (VLM) jellemezték őket:

1. kiterjedt, barna színű Hajlékony hálózatok
2. fragmentált átlátszatlan struktúrák
3. fragmentált félig áttetsző struktúrák

energiadiszperzív Röntgenspektroszkópiát (EDS) kapcsoltak össze pásztázó elektronmikroszkóppal (sem), valamint mikrocentrikus Röntgenfluoreszcencia-spektroszkópiával a különböző összetételű szövetminták. A csapat a hajlékony érhálózatokra összpontosított, a meglévő csontszövethez hasonlóan, amely feltehetően minimális változást tartott fenn.

amikor Hajós et al. a hajlékony T. rex edényeket sem segítségével tanulmányozták, rostos struktúrákat figyeltek meg a legkülső felületükön. A kombinált jellemzők megegyeztek a kortikális csontból felszabadult erek és a fibrilláris kollagén esetében megfigyeltekkel. A csapat elemezte a T. rex erek SR-FTIR spektrumát, hogy felismerje a domináns sávokat, amelyeket mind a kezelt, mind az ősi szövetekben megfigyeltek. Figyelemre méltó, hogy a dinoszauruszszövet amid I sávja domináns helyen helyezkedett el 6-hélix szerkezet összhangban van az érett (térhálósított) fibrilláris kollagénnel. A kutatócsoport ezután immunhisztokémiai (IHC) vizsgálatokat végzett az elasztin és az I. típusú kollagén szerkezeti fehérjék fehérje-specifikus epitópjainak azonosítására.

a tudósok antitesteket emeltek a fennmaradt érrendszer összes alkotóeleme ellen, hogy megfigyeljék a dinoszaurusz érfalának pozitív kötődését. Fluoreszcens szűrővel rögzítették az antitest-antigén komplexek lokalizációját és eloszlását (zöld fluoreszcencia). A dinoszaurusz erek aktin antitestekre adott reakciója vékony és egyenletesen elosztott rétegként jelent meg. A tropomyosin izomfehérje ellen emelt antitestek nagyobb intenzitással jelentek meg az érfalakon. A dinoszaurusz erek az I. típusú kollagén antitestek jelenlétét is jelezték, bár az elasztin antitestek nagyobb intenzitást mutattak. A két fehérje jó célpont volt a fosszilis vizsgálatokhoz, mivel bizonyos régiókban magas az evolúciós megőrzés. Nem figyelték meg a dinoszaurusz erek reaktivitását a bakteriális peptidoglikán elleni antitestekkel szemben (ami nem utal mikrobiális szennyeződésre).

Boatman et al. tesztelt T. rex érszerkezetek annak megértéséhez, hogy a post mortem szerkezeti fehérje térhálósítása fokozta-e a degradációval vagy a diagenetikus változásokkal szembeni ellenállásukat. Ehhez a fibrilláris kollagénre összpontosítottak SR – FTIR transzmissziós spektrumok felhasználásával, hogy a szöveti architektúra megőrzésének folyamata során a post mortem térhálósítást javasolják. Ezeket a színképi jellemzőket korábban feljegyezték, de a kora jura kori sauropodomorphákkal és a krétakori csontokkal nem tárgyalták. A tudósok ezután kezelt ömlesztett T. Rex Szövet nátrium-borohidriddel (NaBH4), hogy csökkentse a karbonilcsoportokat az éretlen térhálósodásokon belül, és növelje a nem peptid karbonil abszorpciós intenzitását. A szénhidrát abszorpciós sávok a T. rex szövetében összhangban voltak az Age-kkel (fejlett glikációs végtermékek). A kezelés után az adatok arra utaltak, hogy a T. rex szövetek mind intramolekuláris, mind intermolekuláris térhálós típusúak voltak.

amikor a tudósok a szövetben lévő elemeket a ons segítségével feltérképezték, kiderült, hogy a vas (Fe) az egyetlen fém, amely a dinoszaurusz edény szöveteiben koncentrálódik, miközben a báriumot (Ba) rögzítik a félig áttetsző edényöntvényekben. Kiterjesztett mikroröntgen-abszorpció közeli élszerkezeti mikroszkópiával megfigyelték Fe3+ beágyazva az érfalakba. A kutatók kimutatták a finoman kristályos goetit jelenlétét(ons-FEO (OH)); egy ásványi anyag, amelyet korábban két különböző dinoszauruszmintából kinyert vaszkuláris szövetekben fedeztek fel.

ily módon, Elizabeth M. Boatman és munkatársai kimutatták a gerinces fajok endogén fehérjéinek jelenlétét a lágyszöveti dinoszaurusz struktúrákban. Ez magában foglalta az I. típusú kollagén jelenlétét, amely összhangban van a meglévő gerincesek érrendszerével. Az adatok alátámasztottak egy kétlépcsős mechanizmust, amely stabilizálta a biomolekulákat és az érszerkezetet a szervezet halála után, hogy elősegítse azok megőrzését a csontváz elemeiben. A csapat feltételezte, hogy a vas által közvetített fenton és glikációs utak hozzájárulhattak a fokozott T-hez. az elasztin és a fibrilláris kollagén Rex szöveti élettartama az erekben és azok körül. Mindkét folyamatot katalizálhatják az átmeneti fémfajok, például a vas, hogy meghatározzák a Fe központi szerepét a szerkezeti fehérje térhálósodásában. A vas-oxi-hidroxid képződése a munkában teljes mértékben támogatta ezt az elképzelést.

az adatok a T. rex usnm 555000 mintából nyert vaszkuláris szövetek első átfogó kémiai és molekuláris jellemzését mutatják. Az eredmények rávilágítanak a fosszilizáció lehetséges folyamataira molekuláris szinten. A kutatók elképzelik, hogy a bemutatott technikák hozzájárulnak az átfogó mechanizmusok kifejlesztéséhez, amelyek következetesen megtartják az érszövet túlélését a mély időtől kezdve.