Mecanismos de tecidos moles e proteína na preservação do Tiranossauro rex

a noção existente de que arquiteturas de tecidos moles e proteínas nativas podem ser preservadas ao longo do tempo geológico é controversa, uma vez que os métodos de tal preservação continuam a ser investigados e bem definidos. Em um novo estudo, Elizabeth M. Barqueiro, e colegas dos departamentos de Engenharia, Paleontologia, Ciências Biológicas, Materiais e de Engenharia e Avançada Fonte de Luz em os EUA, testado reticulação mecanismos para preservado tecido arquitetura. Eles usaram dois mecanismos proteicos não-enzimáticos, estruturais, química de Fenton e glicação para demonstrar suas possíveis contribuições para preservar as estruturas dos vasos sanguíneos recuperados do osso cortical do Tyrannosaurus rex (T. rex; USNM 555 000, anteriormente MOR 555). Demonstraram a endogeneidade (aleatoriedade) dos tecidos dos vasos fósseis e a presença de colagénio de tipo I nas camadas mais exteriores dos vasos utilizando imagiologia, difracção, espectroscopia e imunohistoquímica.

they derived data from synchrotron Fourier transform infrared (SR-FTIR) studies on the T. Rex vessels to analyze their crosslinking character and compared them with control chicken samples treated similarly with the two techniques. Os pesquisadores forneceram análises em micro-raios-X do estado químico dos tecidos fósseis para apoiar a preservação do recipiente de T. rex, como observado usando os métodos de investigação. Boatman et al. propor que os tecidos observados estabilizando as ligações cruzadas desempenharão um papel importante para preservar tecidos microvasculares adicionais em elementos esqueléticos da Era Mesozóica. Os trabalhos são agora publicados em Relatórios Científicos. Os paleontólogos recuperaram estruturas ocas, flexíveis e transparentes do tipo dos vasos a partir de elementos esqueléticos de vertebrados fósseis, incluindo dinossauros não aviários, e aplicaram muitas técnicas para identificar as suas proteínas endógenas, tais como o colagénio e a elastina. Pesquisadores usaram sequenciação de espectroscopia de massa para identificar vasos isolados recuperados de dinossauros não-aviários para suportar a presença de proteínas vasculares específicas de vertebrados no passado. Por exemplo, eles documentaram o padrão hallmark 67-nanometer-banding típico para o colágeno tipo I depois de liberar a proteína através da desmineralização, seguido por estudos adicionais para verificar a presença de colágeno tipo I em canais vasculares de uma costela de dinossauro saurópode de aproximadamente 190 milhões de anos atrás usando a análise FTIR e Raman. Embora as equipas de investigação tenham desenvolvido uma variedade de métodos para explicar a preservação inesperada, os testes experimentais dos mecanismos propostos continuam a ser realizados rotineiramente e em geral.

no presente trabalho, Boatman et al. identificou e testou a possível contribuição de um conjunto de experimentos para preservar a arquitetura do osso compacto de um fóssil Tiranossauro rex. Eles esperam que o trabalho estabeleça uma possível base para estudos adicionais sobre a preservação de tecidos moles recuperados do Mesozóico ou fósseis mais recentes. As paredes dos vasos sanguíneos vertebrados contêm três camadas distintas, incluindo a tunica intima (innermost), a tunica media e a tunica externa (camada mais externa). Devido às suas composições moleculares únicas, os cientistas podem diferenciar os constituintes morfologicamente e quimicamente. Por exemplo, elastina é uma proteína helicoidal específica de vertebrados que oferece resistência a mudanças de pressão nas paredes vasculares. O colagénio é também específico dos vertebrados e constitui uma fracção predominante dos vasos sanguíneos para servir de base estrutural. Dado que a elastina e o colagénio contêm características marcantes identificáveis na estrutura molecular e composição, Boatman et al. propôs-se estudar as duas proteínas dentro dos vasos dinossáuricos remanescentes.

a equipe de pesquisa colocou a hipótese da contribuição dos primeiros processos diagenéticos (físicos e químicos) para a sobrevivência de T. rex microvasculature do deep-time. Para testar isto, Boatman et al. a primeira análise SR-FTIR realizada para compreender o carácter da ligação cruzada na sua amostra de controlo de proteína de colagénio tipo I de frango. Eles induziram ligações cruzadas na proteína usando reagente de Fenton ou técnicas de glicação catalisadas ion seguidas pelo uso da transmissão SR-FTIR para testar cada tecido. Observaram que as ligações cruzadas intramoleculares formadas nos tecidos de frango eram imaturas devido à sua falta de exposição às vias necessárias para formar ligações intermoleculares ou produtos finais avançados de glicação (idades). Para testar a arquitetura da nave T. rex para proteínas endógenas, os cientistas liberaram três tipos de vasos de um osso cortical desmineralizado T. rex. Eles então usaram microscopia de luz visível (VLM) para caracterizá-los como:

1. Extensa, marrom, tons maleável redes
2. Fragmentada opaco estruturas
3. Fragmentada semi-estruturas translúcidas

Eles juntamente energia dispersiva de raio-X espectroscopia (EDS) com microscopia eletrônica de varredura (SEM), bem como micro-foco de fluorescência de raios X (µXRF) espectroscopia para confirmar as diferenças observadas nas amostras de tecido de composição variável. A equipe se concentrou nas redes de vasos maleáveis devido à sua similaridade com o tecido ósseo existente, que presumivelmente manteve alteração mínima.

When Boatman et al. estudaram os vasos maleáveis de T. rex usando SEM, eles observaram estruturas fibrosas em toda a sua superfície mais externa. As características combinadas foram consistentes com as observadas nos vasos existentes libertados do osso cortical e com colagénio fibrilar. A equipe analisou o espectro SR-FTIR das naves T. rex para detectar as bandas dominantes observadas em ambos os tecidos tratados extant e antigos. Notavelmente, a banda amide I para o tecido dinossauro foi localizada em uma estrutura predominante de α-helix consistente com colágeno fibrilar Maduro (reticulado). A equipe de pesquisa então realizou estudos imunohistoquímicos (IHC) para identificar epitópios específicos às proteínas das proteínas estruturais elastina e colágeno tipo I.

os cientistas levantaram anticorpos contra todos os Componentes da vasculatura existente para observar a ligação positiva nas paredes dos vasos dos dinossauros. Utilizando um filtro fluorescente, capturaram a localização e distribuição dos complexos antigénios de anticorpos (fluorescência verde). A resposta dos vasos de dinossauro aos anticorpos actin apareceu como uma camada fina e uniformemente distribuída. Os anticorpos contra a proteína muscular tropomiosina apareceram com maior intensidade nas paredes dos vasos. Os vasos de dinossauro também indicaram a presença de anticorpos de colágeno tipo I, embora os anticorpos de elastina mostrassem maior intensidade. As duas proteínas eram boas metas para estudos fósseis devido à alta conservação evolutiva em certas regiões. Não observaram reactividade dos vasos de dinossauro aos anticorpos contra o peptidoglicano bacteriano (indicando não contaminação microbiana).

Boatman et al. testei T. estruturas de vasos rex para entender se a crosslinking de proteínas estruturais post-mortem aumentou a sua resistência à degradação ou alterações diagenéticas. Para isso, eles se concentraram no colágeno fibrilar usando espectros de transmissão SR-FTIR para sugerir linking post-mortem durante o processo de preservação da arquitetura de tecidos. Estas características espectrais foram previamente gravadas, mas não discutidas com os primeiros sauropodomorfos jurássicos e ossos cretáceos. Os cientistas então trataram bulk T. rex tissue with sodium borohydride (NaBH4) to reduce carbonyl groups within immature crosslinks and increase the non-peptide carbonyl absorption intensity. As bandas de absorção de hidratos de carbono no tecido do T. rex foram consistentes com as idades (produtos finais da glicação avançada). Após o tratamento, os dados sugeriram que os tecidos de T. rex possuíam ambos os tipos de cruzamento intramolecular e intermolecular.

quando os cientistas mapearam os elementos no tecido usando µXRF, Eles revelaram o ferro (Fe) como o único metal concentrado dentro dos tecidos dos vasos de dinossauro enquanto registravam o bário (Ba) dentro dos cilindros semi-translúcidos. Usando microscopia de absorção de micro-raios-X de estrutura próxima à borda, eles observaram Fe3+ embutido nas paredes do vaso. Os pesquisadores mostraram a presença de goetite finamente cristalina (α-FeO (OH)); um mineral anteriormente detectado em tecidos vasculares recuperados a partir de dois espécimes de dinossauros diversos. Desta forma, Elizabeth M. Boatman e colegas demonstraram a presença de proteínas endógenas de espécies de vertebrados dentro de estruturas de dinossauros de tecidos moles. Isto incluiu a presença de colagénio tipo I consistente com a vasculatura em vertebrados existentes. Os dados suportaram um mecanismo de duas etapas que estabilizou biomoléculas e arquitetura de vasos após a morte do organismo, para promover a sua preservação dentro dos elementos esqueléticos. The team hypothesized that iron-mediated Fenton and glycation pathways may have contributed to enhanced T. rex longevidade do tecido de elastina e colagénio fibrilar dentro e à volta dos vasos sanguíneos. Ambos os processos podem ser catalisados por espécies de metal de transição, como o ferro, para definir o papel central do Fe observado na crosslinking de proteínas estruturais. A formação de oxi-hidróxido de ferro precipita-se no trabalho, apoiando totalmente esta ideia.

os dados representam a primeira caracterização química e molecular completa dos tecidos vasculares recuperados a partir da amostra T. rex USNM 555000. Os resultados lançam luz sobre os possíveis processos de fossilização a nível molecular. Os pesquisadores visualizam as técnicas demonstradas irão contribuir para o desenvolvimento de mecanismos abrangentes para manter consistentemente a sobrevivência do tecido vascular a partir do tempo profundo.