DNA-bewijs heeft de afgelopen jaren een revolutie teweeggebracht in de forensische wetenschap, het openbreken van cold cases en het brengen van zowel veroordelingen als vrijstellingen. Dezelfde technieken helpen archeologen en antropologen bij het bestuderen van overblijfselen van oude volkeren of menselijke voorouders.

Maar DNA is een relatief kwetsbaar molecuul dat gemakkelijk afbreekt. Dat is waar proteomics, de nieuwe wetenschap van het analyseren van eiwitten, komt binnen. Door de volgorde van aminozuren te lezen uit eiwitfragmenten, wetenschappers kunnen achteruit werken om de DNA-sequentie af te leiden die het eiwit heeft geproduceerd.

"Het is DNA lezen als je geen DNA hebt om te lezen, " zei Glendon Parker, adjunct universitair hoofddocent bij de afdeling Milieutoxicologie en afgestudeerde groep in forensische wetenschappen aan de Universiteit van Californië, Davy. "Eiwit is veel stabieler dan DNA, en eiwitdetectietechnologie is nu veel beter."

Parker's laboratorium aan de UC Davis, met collega's waaronder Jelmer Eerkens, hoogleraar antropologie, Robert Rijst, hoogleraar milieutoxicologie en Brett Phinney, manager van de Proteomics Core Facility van het UC Davis Genome Center, werkt aan de ontwikkeling van proteomics als een nieuw instrument in de forensische en antropologie.

Proteomics-technologie kan worden gebruikt waar monsters oud of gedegradeerd zijn, en om een ​​back-up te maken van de resultaten van DNA-analyse, zei Parker. Net als genomica - de studie van volledige genomen en grote hoeveelheden DNA - is het een nieuw veld dat mogelijk wordt gemaakt door snelle vooruitgang in de technologie voor eiwitsequencing en computergebruik.

Eiwitten zijn opgebouwd uit ketens van eenheden die aminozuren worden genoemd. Er zijn 20 natuurlijk voorkomende aminozuren die worden gecodeerd door DNA. Een DNA-sequentie van drie letters komt overeen met een specifiek aminozuur, dus het lezen van de DNA-volgorde kan je de aminozuurvolgorde van het overeenkomstige eiwit geven. De DNA-sequentie kan ook worden afgeleid door de aminozuursequentie te lezen en te vergelijken met databases van bekende eiwitten en genen.

De instrumenten zoals die van de UC Davis Proteomics Core Facility kunnen werken met verwaarloosbaar kleine hoeveelheden eiwit, slechts 50 nanogram. Een centimeter mensenhaar bevat 100 microgram eiwit.

Haar wordt vaak gevonden op plaatsen delict. Haar heeft heel weinig DNA, maar meer dan genoeg eiwit (voornamelijk keratine) voor analyse. Door te kijken naar variant aminozuren in keratine, onderzoekers kunnen single-nucleotide polymorfismen identificeren, of SNP's, in het onderliggende DNA. Die informatie kan worden gebruikt voor zowel persoonlijke identificatie als om informatie over afkomst te krijgen.

Haren variëren enigszins, afhankelijk van waar ze op het lichaam vandaan komen, maar een recent artikel onder leiding van afgestudeerde student Zachary Goecker van Parker's team toonde aan dat de verschillen tussen hoofdhuid, baard, oksel- en schaamhaar zijn niet groot genoeg om identificatie te beïnvloeden. Veranderingen zoals vergrijzing, verven en peroxidebehandelingen hadden geen effect op de identificerende informatie van peptiden, zei Parker. Het onderzoek is in maart 2019 gepubliceerd in Forensic Science International:Genetica .

Geslachtsbepaling van tanden

Voor antropologen, botten en tanden zijn een venster naar mensen uit het verleden, maar DNA kan in een zeer slechte staat zijn. Werken met Eerkens, Julia Yip, een afgestudeerde student in Parker's laboratorium, ontwikkelde een methode om het biologische geslacht van een persoon te bepalen op basis van een enkele tand.

Dat is mogelijk omdat tanden een eiwit bevatten dat amelogenine wordt genoemd, die zich toevallig op de X- en Y-chromosomen bevindt die het biologische geslacht bepalen. Als een tand amelogenine-Y heeft, dan moet het afkomstig zijn van een persoon met XY-chromosomen en dus hoogstwaarschijnlijk een biologische man.

Bij zij-aan-zij-testen de tandeiwitanalyse was gevoeliger en betrouwbaarder voor geslachtsbepaling dan DNA of kijken naar de anatomie van skeletten. Het werk verscheen vorig jaar in de Journal of Archeologische Wetenschap en wordt opgevolgd door postdoctoraal onderzoeker Tammy Buonasera.

In een paper gepubliceerd in mei 2019 in Forensic Science International:Genetica , het team heeft ook aangetoond dat het mogelijk is om voldoende eiwit voor persoonlijke identificatie uit een vingerafdruk te halen. Het probleem zit hem in het vinden en verzamelen van het monster in plaats van de gevoeligheid van de machine, zei Parker.

Parker hoopt dat forensische proteomics het laboratorium kunnen verlaten en in een aantal echte gevallen terecht kunnen komen. De techniek moet grondig worden gevalideerd voordat deze op grote schaal wordt gebruikt, Parker zei, maar hij verwacht dat die "boxen" binnen ongeveer een jaar worden gecontroleerd. Een mogelijk startpunt zou zijn om te werken aan 'cold case'-kits voor aanranding die ook worden getest op DNA en ander bewijs.

"We proberen de interesse van de forensische gemeenschap te wekken om ons bij sommige van deze zaken te betrekken, ' zei Parker.