MaisConhecer - Novo método fornece a chave para acessar proteínas em restos humanos antigos

Novo método fornece a chave para acessar proteínas em restos humanos antigos

Um novo método desenvolvido por pesquisadores do Departamento de Medicina Nuffield, da Universidade de Oxford, poderá em breve desvendar o vasto repositório de informações biológicas contidas nas proteínas de tecidos moles antigos.

Autores do estudo. Da esquerda para a direita: Dra. Sarah Flannery, Alexandra Morton-Hayward, Professor Roman Fischer e Dra. Iolanda Vendrell no Laboratório de Espectrometria de Massas do Centro de Descoberta de Medicamentos, Departamento de Medicina Nuffield, Universidade de Oxford. Crédito da imagem: Roman Fischer.

Um novo método desenvolvido por pesquisadores do Departamento de Medicina Nuffield, da Universidade de Oxford, poderá em breve desvendar o vasto repositório de informações biológicas contidas nas proteínas de tecidos moles antigos. As descobertas, que podem inaugurar uma nova era para as descobertas paleobiológicas, foram publicadas esta semana na revista PLOS ONE .

"Até agora, os estudos sobre proteínas antigas se limitavam, em grande parte, a tecidos mineralizados, como ossos e dentes. Mas os órgãos internos – que são uma fonte muito mais rica de informações biológicas – permaneceram uma "caixa preta" porque não existia um protocolo estabelecido para sua análise. Nosso método muda isso."

Pesquisadora principal Alexandra Morton-Hayward (Universidade de Oxford)

De cérebros e músculos a estômago e pele, tecidos moles preservados podem oferecer insights únicos sobre o passado e a vida de indivíduos. Mas, até agora, esse tesouro de informações tem sido amplamente inacessível à ciência. No novo estudo, a equipe liderada pela pesquisadora de pós-graduação Alexandra Morton-Hayward (Departamento de Ciências da Terra e Centro de Descoberta de Medicamentos da Universidade de Oxford) desenvolveu o primeiro método robusto para extrair e identificar proteínas de tecidos moles antigos e, em seguida, demonstrou sua eficácia em amostras arqueológicas de cérebro humano.

Um dos principais obstáculos foi encontrar uma maneira eficaz de romper as membranas celulares para liberar as proteínas. Após testar dez estratégias diferentes em amostras de cérebros humanos de 200 anos, escavadas em um cemitério de asilos vitoriano, a equipe descobriu que a ureia (um componente importante da urina) rompia as células com sucesso, liberando as proteínas em seu interior.

Após a extração, as proteínas são separadas por cromatografia líquida e identificadas por espectrometria de massas (uma técnica analítica que separa proteínas com base em sua massa e carga elétrica). A equipe descobriu que, ao combinar a etapa de cromatografia líquida/espectrometria de massas com um método chamado espectrometria de mobilidade iônica de forma de onda assimétrica de alto campo (que separa íons com base em como eles se movem em um campo elétrico), o número de proteínas identificadas poderia aumentar em até 40%. Isso torna a técnica uma abordagem poderosa para recuperar proteínas de amostras difíceis de analisar, incluindo misturas degradadas ou muito complexas.

Morton-Hayward disse: "Tudo se resume à separação: ao adicionar etapas adicionais, você tem mais chances de identificar com segurança as moléculas de interesse. É como jogar fora um balde de Lego: se você conseguir distinguir as peças pela cor, depois pelo formato, depois pelo tamanho, etc., maiores serão as chances de criar algo significativo com tudo isso."

Utilizando o método combinado, a equipe identificou mais de 1.200 proteínas antigas a partir de apenas 2,5 mg de amostra – de longe o maior e mais diverso paleoproteoma já relatado em qualquer material arqueológico. Os pesquisadores ressaltam que as proteínas são um veículo ideal para navegar pelo passado recente e remoto, pois sobrevivem muito mais tempo no registro arqueológico do que o DNA e podem nos contar sobre a experiência vivida de um indivíduo, além de seu código genético.

Trabalhando no Centro de Descoberta de Medicamentos da Universidade de Oxford, a equipe identificou uma gama diversificada de proteínas que regem a função cerebral saudável, refletindo a complexidade molecular do sistema nervoso humano – mas também identificou potenciais biomarcadores de doenças neurológicas, como Alzheimer e esclerose múltipla. "A grande maioria das doenças humanas – incluindo doenças psiquiátricas e transtornos mentais – não deixa marcas nos ossos, portanto, são essencialmente invisíveis no registro arqueológico", diz Morton-Hayward. "Esta nova técnica abre uma janela para a história humana que ainda não havíamos explorado."

"Ao permitir a recuperação de biomarcadores de proteínas de tecidos moles antigos, esse fluxo de trabalho nos permite investigar patologias além do esqueleto, transformando nossa capacidade de entender a saúde de populações passadas."

Autor sênior, Professor Roman Fischer (Centro de Descoberta de Medicamentos)

Como menos de 10% das proteínas humanas são expressas nos ossos, em comparação com cerca de 75% nos órgãos internos, essa técnica promete expandir enormemente nossa compreensão da dieta, das doenças, do meio ambiente e das relações evolutivas na antiguidade. O método já atraiu interesse por sua aplicabilidade a uma ampla gama de materiais e ambientes arqueológicos – de restos mumificados a corpos em pântanos, e de anticorpos a hormônios peptídicos.

A Dra. Christiana Scheib , do Departamento de Zoologia da Universidade de Cambridge, que não participou do estudo, afirmou: "Tecidos moles antigos são raramente preservados, mas podem conter informações tão importantes sobre a história evolutiva. É fundamental, primeiro, desenvolver a melhor maneira de obter informações relevantes desses materiais, e é isso que este estudo faz. Este tipo de trabalho experimental fundamental é crucial para o avanço da área. O estudo é bem elaborado e estou ansiosa para ver o que será colhido dos dados futuros sobre proteínas que este trabalho possibilitou."

O estudo 'Perfil paleoproteômico profundo de cérebros humanos arqueológicos' foi publicado na PLOS One .

Saúde

"Ao permitir a recuperação de biomarcadores de proteínas de tecidos moles antigos, esse fluxo de trabalho nos permite investigar patologias além do esqueleto, transformando nossa capacidade de entender a saúde de populações passadas."