Az első köztes periódus ókori egyiptomi múmiáinak 4200 éves bőr- és izomszöveti biopsziáiból származó fehérjék azonosítása akut gyulladásra és súlyos immunválaszra utal.

Ókortörténeti Tanszék, Macquarie Egyetem, North Ryde, NSW 2109, Ausztrália

Kémiai és Biomolekuláris Tudományok Tanszék, Macquarie Egyetem, North Ryde, NSW 2109, Ausztrália

Australian Proteome Analysis Facility, Macquarie University, North Ryde, NSW 2109, Ausztrália

Foghigiénés Tanszék, Egészségtudományi Főiskola, Eulji Egyetem, Sungnam, Dél-Korea

Anatómiai Tanszék, Szöuli Nemzeti Egyetem, Orvostudományi Főiskola, Szöul, Dél-Korea

Torinói Egyetem, Közegészségügyi és Gyermekgyógyászati Tanszék, Jogi Orvosi Szakosztály, 10126 Torino, Olaszország

UMR 7268, Laboratoire d'Anthropologie bio-culturelle, Droit, Étique and Santé (ADÉS), Facse de Marseille, 13344 Marseille, Franciaország

Kémiai és Biomolekuláris Tudományok Tanszék, Macquarie Egyetem, North Ryde, NSW 2109, Ausztrália

Ókortörténeti Tanszék, Macquarie Egyetem, North Ryde, NSW 2109, Ausztrália

Kémiai és Biomolekuláris Tudományok Tanszék, Macquarie Egyetem, North Ryde, NSW 2109, Ausztrália

Australian Proteome Analysis Facility, Macquarie University, North Ryde, NSW 2109, Ausztrália

Foghigiénés Tanszék, Egészségtudományi Főiskola, Eulji Egyetem, Sungnam, Dél-Korea

Anatómiai Tanszék, Szöuli Nemzeti Egyetem, Orvostudományi Főiskola, Szöul, Dél-Korea

Torinói Egyetem Közegészségügyi és Gyermekgyógyászati Tanszék, Jogi Orvosi Szakosztály, 10126 Torino, Olaszország

UMR 7268, Laboratoire d'Anthropologie bio-culturelle, Droit, Étique and Santé (ADÉS), Facse de Marseille, 13344 Marseille, Franciaország

Kémiai és Biomolekuláris Tudományok Tanszék, Macquarie Egyetem, North Ryde, NSW 2109, Ausztrália

Absztrakt

Proteomikai elemzést végeztünk négy bőr- és egy izomszövetmintán, amelyek az első köztes periódus három, körülbelül 4200 éves ősi egyiptomi múmiájából készültek. A múmiákat először a kísérő textíliák radiokarbon dátumozásával datálták, és morfológiailag további bőrminták pásztázó elektronmikroszkóppal vizsgálták. A fehérjéket extraháltuk, SDS – PAGE (nátrium-dodecil-szulfát-poliakrilamid-gélelektroforézis) géleken elválasztottuk, és gélben tripszinnel emésztettük. A kapott peptideket nanoflow nagy teljesítményű folyadékkromatográfia – tömegspektrometriával elemeztük. Az öt mintából összesen 230 egyedi fehérjét azonosítottunk, amelyek 132 egyedi fehérje-azonosításból álltak. Nagy számú kollagént találtunk, amit mikroszkópos adataink is megerősítettek, és egyetért a korábbi tanulmányokkal, amelyek azt mutatják, hogy a kollagének nagyon hosszú életűek. A várakozásoknak megfelelően nagyszámú keratint is találtunk. Számos olyan fehérjét azonosítottunk, amelyek bizonyítják a veleszületett immunrendszer aktiválódását két múmiában, amelyek közül az egyik súlyos szöveti gyulladást jelző fehérjéket is tartalmazott, amelyek valószínűleg fertőzésre utalnak, és feltételezhetjük, hogy összefüggésben lehet a halál okával.

Ez a cikk a „Kvantitatív tömegspektrometria” témakör része.

1.Háttér

A polimeráz láncreakció (PCR) használata az igazságügyi régészeti kutatások során nagy mennyiségű rendkívül informatív adatot és eredményt hozott. Ez azonban nem korlátozás nélküli [1]. Az egyik fő kérdés az, hogy a DNS legalább 10-szer gyorsabban lebomlik, mint a fehérje [2]. Ezért az ókori mamutok és mastodonok maradványai, amelyek általában 5000–100 000 évesek, elemezhetők DNS vagy fehérje jelenlétére [3–5]. A több tízmillió éves dinoszaurusz kövületekben azonban nem marad kimutatható mennyiségű DNS, így azok a PCR segítségével történő elemzésre nem alkalmasak - a népi kultúrában uralkodó hit ellenére. A fehérjéket ezzel szemben számos dinoszaurusz kövületben detektálták, melyek 60–70 millió évesek voltak [6–10], bár ezek az eredmények nem vitatottak [11].

A PCR-analízis során alkalmazott amplifikációs folyamat kétélű kard. Ha helyesen hajtják végre, és minden jól működik, akkor eltűnő kis mennyiségű kiindulási anyagból fel lehet erősíteni a mérhető DNS-mennyiségeket [12]. A szennyezés kérdése azonban nagyot merül fel, különösen az ősi anyagokban. Kis mennyiségű szennyező DNS ugyanolyan könnyen felerősíthető, ami téves eredményekhez vezethet [13]. Az ősi fehérjék proteomikai technikákkal történő elemzése nem támaszkodik az amplifikációra. Ez azt jelenti, hogy a kimutatáshoz lényegesen több fehérje anyagnak kell lennie a szövetmintában. Csak az utóbbi években javult a fehérjék tömegspektrometrikus (MS) detektálásának érzékenysége olyan mértékben, hogy ma már lehet ilyen kis mennyiségeket elemezni. A szennyezés kérdése az ősi minták sörétes proteomikai elemzésében is jelen van [14], de más módon. Az ősi temetkezési helyekről kinyert anyagokat a mintagyűjtési folyamatban részt vevő emberek kezelése által is szennyezhették, és ezt nem tudjuk ellenőrizni.

Az elmúlt években számos, a DNS-t és a fehérjét is magában foglaló törvényszéki molekuláris elemzési technikát alkalmaztak különféle vizsgálatokban. Ezek nagyon fontos bizonyítékokat tártak fel, amelyek elősegítették a fontos régészeti felismerések feltárását. Ilyen például a Yersinia pestis a gyanúsított középkori pestis áldozataiban [15–17], és a bizonyíték feltárása Mycobacterium tuberculosis késő neolitikum – korai rézkorú magyarországi csontvázas emberi maradványok [18], és 500 éves mumifikált inkák maradványaiból származó szövetminták [19].

Az egyik nagyon híres mumifikált maradvány, amelyet az utóbbi időben fedeztek fel, az 5300 éves tiroli Iceman Oetzi, amelyet 1991-ben találtak csapdába egy gleccserben. Ez a jól megőrzött példány számos tanulmány tárgyát képezte, többek között: prémek elemzése a hozzá tartozó kiegészítőkről, amelyekről kiderült, hogy juhok, kecskék, szarvasmarhák, szarvasok, zerge, farkas vagy róka származnak, és valószínűleg medvék [20,21]; az agy proteomjának részletes vizsgálata [22]; észlelése Treponema denticola szövetbiopsziában [23]; és egy teljes genomszekvencia a Helicobacter pylori [24]. Ezek a tanulmányok különféle technikák alkalmazását jelentették, ideértve a gélalapú és folyadékkromatográfiai alapú proteomikai megközelítéseket, az ősi DNS kivonását, a kiválasztott célmolekulák PCR-amplifikációját, valamint a következő generációs genom és metagenóm szekvenálási technológiákat.

Ennek a vizsgálatnak az alapja az volt, hogy az első köztes periódusból (FIP; kb Kr. E. 2181–2055), körülbelül 4200 éves. A múmiák Assiutból és Gebeleinből származnak, Közép-Egyiptom két tartományi helyszínéről. Assiut nekropolisa Kairótól kb. 375 km-re délre, míg Gebelein a modern Luxortól 28 km-re délre, a Nílus nyugati partján található.

2. Anyag és módszerek

a) Mintavétel

Szövetmintákat vettek három múmiáról, amelyeket 2014-ben az olaszországi Torinóban, a Museo Egizio állandó gyűjteményében tároltak, az alábbiak szerint:.

Felnőtt ismeretlen múmia

Felnőtt múmia, ismeretlen nem, S.16742 Gebelein (FIP) kb Kr. E. 2160–2055.