Протеом вместо ДНК. Новый способ идентификации личности по волосу

Биохимик Глендон Паркер (Glendon Parker) из Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора изучает образец волос 250-летнего трупа с кладбища в Большом Лондоне, чтобы провести идентификацию личности. Фото: Julie Russell / LLNL

Точная идентификация личности человека по образцу ДНК, оставленному на месте преступления, давно и успешно используется в криминалистике. Образец ДНК могут извлечь из практически любого биологического материала: из слюны, пота, спермы, волоса. Проблема в том, что молекулы ДНК подвержены деградации под воздействием окружающей среды — света, температуры и т.д. При определённом уровне деградации становится невозможной амплификация ДНК методом полимеразной цепной реакции. Что же делать?

Биохимики из Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора ^[1] разработали альтернативный способ ^[2] статистически подтверждённой идентификации человека по волосу, вообще без ДНК-профилирования. Учёные сделали первый шаг к тому, чтобы идентифицировать человека по совокупности белков в волосе, то есть по человеческому протеому.

Протеом — это совокупность экспрессированных белков в данном типе клеток в данный период времени при данных условиях. Именно протеом становится уникальным маркером для индентификации личности, вместо ДНК.

Белки химически гораздо устойчивее, чем молекулы ДНК. Они столетиями сохраняются в стабильном виде. То есть мы можем идентифицировать личность человека спустя несколько веков после совершения преступления! Новый инструментарий значительно расширит возможности криминалистов и археологов.

По мере совершенствования техники учёные надеются, что смогут добывать все необходимые маркеры белков из небольшого количества волос. В идеале — из одного-единственного волоса. Этого будет достаточно, чтобы статистически надёжно выделить конкретного человека среди всей популяции, то есть 7,3 млрд живых людей и, возможно, достаточно точно выделить 1 человека среди 100 миллиардов, которые уже умерли.

Пока что научное исследование находится на раннем этапе, но у этой технологии очень многообещающий потенциал.

В опубликованной работе учёные представили результаты анализа протеома у 66 американцев европеоидной расы, 5 американцев негроидной расы, 5 кенийцев и 6 скелетов из останков 1750-х и 1850-х годов, взятых на кладбищах в Большом Лондоне. В общей сложности в протеомах найдено 185 белковых маркеров. И для каждого человека набор белковых маркеров уникален, что позволяет достаточно чётко отличить его от других людей.

Усреднённый протеом волоса у 60 американцев-европеоидов (doi: 10.1371/journal.pone.0160653.s006)

Разнообразие белковых маркеров у разных людей связано с точечными мутациями, которые происходят в геномах. Из-за этих точечных мутаций наблюдается однонуклеотидный полиморфизм ^[3] (SNP), то есть различие последовательности ДНК размером всего в один нуклеотид (A, T, G или C) с образованием двух и более аллелей ^[4] (например, T/C). Однонуклеотидные полиморфизмы кодирующих участков бывают двух типов: синонимические и несинонимические. Синонимические SNP оставляют аминокислотную последовательность белка без изменения, тогда как несинонимические SNP изменяют её.

Прямая проверка аллелей несинонимических SNP. Иллюстрация из научной работы "Demonstration of Protein-Based Human Identification Using the Hair Shaft Proteome"

Исходя из выборки в несколько десятков человек, учёные оценивают, что собранного количества маркеров достаточно, чтобы идентифицировать одного из примерно 10 000 человек.

Профили несинонимических SNP с предполагаемой вероятностью профиля среди европеоидного и негроидного населения. Иллюстрация из научной работы "Demonstration of Protein-Based Human Identification Using the Hair Shaft Proteome"

Учёные полагают, что общее количество индивидуальных белковых маркеров в человеческом протеоме может составить до 1000 штук. Кроме волос, эти маркеры содержатся в других типах тканей, в том числе клетках кожи, костях и зубах. Исследователи уже начали изучать возможности идентификации людей по белковым маркерам в костях и зубах.

Исследователи рассчитывают, что точность измерения протеома в будущем позволит идентифицировать 1 человека из нескольких миллиардов всего по 90-100 белковым маркерам.

Между протеиновыми маркерами и ДНК человека есть прямая связь, потому что именно ДНК управляет экспрессией конкретных белков. Таким образом, протеом является своеобразным «отпечатком» ДНК. Даже в отсутствии ДНК можно по этому слепку восстановить происхождение особи.

Сейчас процедура составления протеома по образцу волос занимает 2,5 суток. Учёные уверены, что в будущем точность идентификации по протеому будет увеличена, а такая криминалистическая экспертиза станет рутинной процедурой.

Научная статья "Demonstration of Protein-Based Human Identification Using the Hair Shaft Proteome" прошла peer-review и 7 сентября 2016 года опубликована ^[2] в открытом доступе в журнале PLOS ONE (doi: 10.1371/journal.pone.0160653).

Автор: alizar

Источник ^[5]