Mekanismer for bløtvev og protein bevaring I Tyrannosaurus rex

den eksisterende oppfatningen om at bløtvevsarkitekturer og native proteiner kan bevares over geologisk tid er kontroversiell siden metoder for slik bevaring fortsatt skal undersøkes og veldefinert. I En ny studie, Elizabeth M. Boatman og kolleger ved institutt For Ingeniørfag, Paleontologi, Biologisk Vitenskap, Materialer Og Engineering og Den Avanserte Lyskilden i USA, testet tverrbindingsmekanismer for bevart vevarkitektur. De brukte to ikke-enzymatiske, strukturelle proteinmekanismer, Fenton kjemi og glykering for å demonstrere deres mulige bidrag til å bevare blodkarstrukturer gjenvunnet Fra Den kortikale bein Av Tyrannosaurus rex (T. rex; USNM 555 000, tidligere MOR 555). De demonstrerte endogeniteten (tilfeldighet) av fossile fartøyets vev og tilstedeværelsen av type i kollagen i de ytre fartøylagene ved hjelp av bildebehandling, diffraksjon, spektroskopi og immunhistokjemi.

de avledet data fra synkrotron Fourier transform infrared (SR-FTIR) studier På T. rex fartøy for å analysere deres tverrbindende karakter og sammenlignet dem med kontroll kylling prøver behandlet på samme måte med de to teknikkene. Forskerne ga Røntgen mikroprobe analyser av den kjemiske tilstanden til fossilt vev for å støtte bevaring av t. rex, som observert ved hjelp av undersøkelsesmetodene. Boatman et al. foreslå at de observerte vev stabiliserende tverrbindinger vil spille en viktig rolle for å bevare ytterligere mikrovaskulære vev i skjelettelementer Fra Mesozoikum era. Arbeidet er nå publisert På Scientific Reports.

Paleontologer har gjenvunnet hule, bøyelige og gjennomsiktige karlignende strukturer fra skjelettelementer av fossile vertebrater, inkludert ikke-aviære dinosaurer, og anvendt mange teknikker for å identifisere deres endogene proteiner som kollagen og elastin. Forskere hadde brukt massespektroskopi sekvensering for å identifisere isolerte fartøy gjenvunnet fra ikke-aviære dinosaurer for å støtte tilstedeværelsen av vertebrate-spesifikke vaskulære proteiner tidligere. For eksempel dokumenterte de kjennetegnet 67-nanometer-banding mønster typisk for type i kollagen etter frigjøring av proteinet via demineralisering, etterfulgt av ytterligere studier for å verifisere tilstedeværelsen av type i kollagen i vaskulære kanaler av en sauropod dinosaur ribbe fra ca 190 millioner år siden ved HJELP AV FTIR og Raman analyse. Mens forskerteam hadde utviklet en rekke metoder for å forklare uventet bevaring, gjenstår eksperimentell testing av foreslåtte mekanismer rutinemessig og bredt.

I dagens arbeid, Boatman et al. identifisert og testet det mulige bidraget fra et sett med eksperimenter for å bevare den fartøylignende arkitekturen til det kompakte benet Til En Tyrannosaurus rex fossil. De forventer arbeidet med å legge et mulig grunnlag for ytterligere studier på å bevare bløtvev utvinnes fra Mesozoikum eller nyere fossiler. Veggene i virveldyr blodkar inneholder tre forskjellige lag inkludert tunica intima (innerste), tunica media og tunica externa (ytterste lag). På grunn av deres unike molekylære sammensetninger kan forskere skille bestanddelene morfologisk og kjemisk. For eksempel er elastin et spiralformet protein spesifikt for vertebrater som gir motstand mot trykkendringer i vaskulære vegger. Kollagen er også vertebrate-spesifikk og utgjør en dominerende brøkdel av blodkar for å tjene som deres strukturelle fundament. Siden elastin og kollagen inneholder kjennetegn som kan identifiseres ved molekylær struktur og sammensetning, Boatman et al. foreslått å studere de to proteiner i rest dinosaur fartøy.

forskerteamet hypotese bidrag av tidlige diagenetiske (fysiske og kjemiske) prosesser til overlevelse Av T. rex mikrovaskulatur fra deep-time. For å teste Dette, Boatman et al. først gjennomført SR-FTIR analyse for å forstå crosslink karakter i deres kontroll prøve av kylling type i kollagen protein. De induserte tverrbindinger i proteinet ved Bruk Av Fenton-reagens eller ionkatalyserte glykasjonsteknikker etterfulgt av bruk av overføring SR-FTIR for å teste hvert vev. De observerte at de intramolekylære krysslinkene som ble dannet i kyllingvevet, var umodne på grunn av deres mangel på eksponering for veier som var nødvendige for å danne intermolekylære krysslinker eller avanserte glykasjonsendeprodukter (AGEs).

for å teste T. rex-fartøyets arkitektur for endogene proteiner frigjorde forskerne tre typer fartøy fra en demineralisert t. rex kortikal bein. De brukte deretter synlig lysmikroskopi (VLM) for å karakterisere dem som:

1. Omfattende, brune hued bøyelige nettverk
2. Fragmenterte ugjennomsiktige strukturer

de koblet energidispersiv Røntgenspektroskopi (EDS) med scanning elektronmikroskopi (SEM) samt mikro-fokusert røntgenfluorescens (µXRF) spektroskopi for å bekrefte forskjellene observert i vevsprøver av varierende sammensetning. Teamet fokuserte på de bøyelige fartøysnettene på grunn av deres likhet med eksisterende beinvev, som antagelig opprettholdt minimal endring.

Når Båtmann et al. studerte de bøyelige t. rex-fartøyene ved HJELP AV SEM, de observerte fibrøse strukturer over deres ytre overflate. De kombinerte egenskapene var i samsvar med de som ble observert i eksisterende kar frigjort fra kortikalt ben og med fibrillært kollagen. Teamet analyserte sr-FTIR-spekteret Av t. rex-fartøy for å oppdage de dominerende bandene observert i både behandlede bevarte og gamle vev. Spesielt var amid i-båndet for dinosaurvevet plassert på en overveiende α-helixstruktur som var i samsvar med modent (tverrbundet) fibrillært kollagen. Forskerteamet gjennomførte deretter immunhistokjemi (IHC) studier for å identifisere proteinspesifikke epitoper av strukturelle proteiner elastin og type i kollagen.

forskerne hevet antistoffer mot alle komponenter i den bevarte blodkar for å observere positiv binding i dinosaur fartøy vegger. Ved hjelp av et fluorescerende filter fanget de lokalisering og distribusjon av antistoff-antigen-komplekser (grønn fluorescens). Responsen fra dinosaurskipene til aktinantistoffer dukket opp som et tynt og jevnt fordelt lag. Antistoffer hevet mot muskelproteinet tropomyosin dukket opp med større intensitet på fartøyets vegger. Dinosaurskipene indikerte også tilstedeværelsen av type i kollagen antistoffer, selv om elastin antistoffer viste større intensitet. De to proteinene var gode mål for fossile studier på grunn av høy evolusjonær bevaring i visse regioner. De observerte ikke reaktivitet av dinosaurfartøy til antistoffer mot bakteriell peptidoglykan (indikerer ingen mikrobiell forurensning).

Båtmann et al. testet T. rex fartøy strukturer for å forstå om post-mortem strukturelt protein tverrbinding forbedret deres motstand mot nedbrytning eller diagenetiske endringer. For dette fokuserte de på fibrillar kollagen ved HJELP AV sr-FTIR-overføringsspektra for å foreslå kryssbinding etter mortem under prosessen med bevaring av vevsarkitektur. Disse spektrale funksjoner ble tidligere registrert, men ikke diskutert med tidlig Jura sauropodomorphs og kritt bein. Forskerne behandlet deretter bulk T. rex-vev med natriumborhydrid (NaBH4) for å redusere karbonylgrupper innenfor umodne krysslinker og øke karbonylabsorpsjonsintensiteten uten peptid. Karbohydratabsorpsjonsbåndene i t. rex-vevet var i samsvar Med Aldre (avanserte glykasjonsendeprodukter). Etter behandling foreslo dataene At t. rex vev hadde både intramolekylære og intermolekylære kryssbindingstyper.

da forskerne kartla elementene i vevet ved hjelp av ④xrf, avslørte de jern (Fe) som det eneste metallet konsentrert i dinosaurfartøyets vev mens de registrerte barium (Ba) i de semi-gjennomsiktige karstøpene. Ved hjelp av utvidet micro X-ray absorpsjon nær kanten struktur mikroskopi, observert De Fe3 + innebygd i fartøyet vegger. Forskerne viste tilstedeværelsen av finkrystallinsk goetitt(α-FeO (OH)); et mineral som tidligere ble oppdaget i vaskulært vev gjenvunnet fra to forskjellige dinosaurprøver.

På Denne måten, Elizabeth M. Boatman og kolleger demonstrerte tilstedeværelsen av vertebrate-arter endogene proteiner i bløtvev dinosaur strukturer. Dette inkluderte tilstedeværelsen av type i kollagen i samsvar med vaskulaturen i eksisterende vertebrater. Dataene støttet en to-trinns mekanisme som stabiliserte biomolekyler og fartøyarkitektur etter organismenes død, for å fremme bevaring i skjelettelementer. Teamet antydet at jernmedierte Fenton – og glykasjonsveier kan ha bidratt til forbedret T. rex vev lang levetid av elastin og fibrillært kollagen i og rundt blodkar. Begge prosessene kan katalyseres av overgangsmetallarter som jern for å definere Den sentrale rollen Som Fe observert i strukturelt protein tverrbinding. Dannelsen av jernoksyhydroksid faller ut i arbeidet støttet denne ideen fullt ut.

dataene representerer den første omfattende kjemiske og molekylære karakterisering av vaskulære vev gjenvunnet FRA t. rex prøven USNM 555000. Resultatene kaster lys over mulige fossiliseringsprosesser på molekylært nivå. Forskerne ser for seg at de demonstrerte teknikkene vil bidra til utvikling av omfattende mekanismer for konsekvent å beholde vaskulær vevsoverlevelse fra dyp tid.