Наличие множества археологических памятников на территории Казахстана является основной предпосылкой для выполнения данного проекта. Основная идея проекта заключается в применении протеомики и генетики для комплексного изучения останков овец, ранее найденных в местах археологических раскопок Западного Казахстана. Для Казахстана применение масс-спектрометрии и полимеразной цепной реакции для идентификации и систематизации костных останков особенно актуально, так как позволит лучше понять процессы миграции животных и человека на территории Казахстана в прошлом.

Для достижения поставленных целей и задач будут использованы методы молекулярной биологии, масс-спектрометрии и протеомики. Для выполнения задачи по созданию библиотеки пептидных последовательностей целевого белка будет использована тандемная масс-спектрометрия LC-MS/MS, в частности,  масс-спектрометр Impact II (Bruker).  Для выполнения задачи по получению пептидных последовательностей целевого белка коллекционных образцов будет использована коллекция древних костных останков животных, ранее найденных на территории Республики Казахстан (Западный Казахстан). Для выполнения задачи по выделению палеоДНК из коллекционных образцов костных останков овец будет применен ранее оптимизированный протокол выделения, основанный на применении гуанидина тиоционата и оксида кремния. Таким образом, будет выделена древняя ДНК из коллекционных образцов костных останков овец в случае наличия в них сохранной ДНК. Используя специфичные праймеры и зонды, будет определена гаплогруппа митохондриальной ДНК выбранных образцов и проведен анализ полученных данных.

Актуальность

В настоящее время протеомика и масс-спектрометрия не применяются в области археологических исследований в Казахстане. Метод белковой дактилоскопии, основанный на масс-спектрометрии, может быть использован вместе с анализом ДНК чтобы идентифицировать и охарактеризовать костные останки древних диких и домашних животных.

Цель проекта

Охарактеризовать биомолекулы из археологических останков овец, найденных на территории Западного Казахстана, с помощью методов протеомики и молекулярной генетики.

Ожидаемые результаты

1. Будет оптимизирован протокол выделения белковой фракции из костной ткани;
2. Будут получены пептидные последовательности целевого белка коллекционных образцов с помощью масс-спектрометрии;
3. Будет выделена палеоДНК из коллекционных образцов костных останков овец;
4. Будет опубликовано на основании полученных результатов не менее одной статьи или обзора в рецензируемом научном издании по научному направлению проекта, входящем в 1 (первый), 2 (второй) либо 3 (третий) квартили в базе Web of Science и (или) имеющем процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти), либо находящейся в печати в указанных изданиях. А также будет опубликовано не менее 1 (одной) статьи в рецензируемом зарубежном и (или) отечественном издании с ненулевым импакт-фактором (рекомендованном КОКСОН).

Руководитель проекта

Тарлыков Павел Викторович, Ph.D., ассоциированный профессор, заведующий лабораторией протеомики и масс-спектрометрии, индекс Хирша 7 (http://www.scopus.com/authid/detail.url?authorId=35076539700)

Author ID в Scopus 35076539700, Researcher ID Web of Science C-2587-2012, ORCID ID 0000-0003-2075-307, Researcher ID in Publons C-2587-2012.

Члены исследовательской группы

Атавлиева Сабина Шамшиддинкызы, младший научный сотрудник лаборатории протеомики и масс-спектрометрии, магистр естественных наук (https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57204157988)

Author ID в Scopus 57204157988, Researcher ID Web of Science AAP-7985-2020, ORCID ID 0000-0002-7565-9454, Researcher ID in Publons AAP-7985-2020.

Публикации по теме проекта

1. Draft genome sequence of an extensively drug-resistant mycobacterium tuberculosis clinical isolate, 3485_MTB, from Nur-Sultan, Kazakhstan, Tarlykov P., Microbiology Resource Announcements, e0002520, 2020
2. Genomic characterization of MDR/XDR-TB in Kazakhstan by a combination of high-throughput methods predominantly shows the ongoing transmission of L2/Beijing 94-32 central Asian/Russian clusters, Klotoe B.J., BMC Infectious Diseases, 553, 2019
3. Recombinant expression and purification of adenocarcinoma gpr161 receptor, Mukanov K., Asia-Pacific Journal of Molecular Biology and Biotechnology, 2019
4. Genetic characterization of kazakh native sheep breeds using mitochondrial DNA, Ilmira Mukhametzharova S., OnLine Journal of Biological Sciences, 2018
5. Topokaryotyping demonstrates single cell variability and stress dependent variations in nuclear envelope associated domains, Jurisic A., Nucleic Acids Research, e135, 2018
6. Epidemiology of brucellosis and genetic diversity of Brucella abortus in Kazakhstan, Shevtsova E., PLoS ONE, e0167496, 2016
7. Genetic risk factors for restenosis after percutaneous coronary intervention in Kazakh population, Zholdybayeva E.V., Human Genomics, 15, 2016
8. ZNF555 protein binds to transcriptional activator site of 4qA allele and ANT1: Potential implication in Facioscapulohumeral dystrophy, Kim E., Nucleic Acids Research, 2015
9. Genetic diversity of Brucella abortus and Brucella melitensis in Kazakhstan using MLVA-16, Shevtsov A., Infection, Genetics and Evolution, 2015
10. Draft Genome Sequence of a Bacteroides fragilis Strain Isolated from Peritoneal Fluid of a Patient from Kazakhstan, Zholdybayeva E., Microbiology Resource Announcements, e00377-20, 2020
11. Development and validation of hybrid Brillouin-Raman spectroscopy for non-contact assessment of mechano-chemical properties of urine proteins as biomarkers of kidney diseases, Gaipov A., BMC Nephrology, 229, 2020
12. Genomic analysis of latin american-mediterranean family of mycobacterium tuberculosis clinical strains from kazakhstan, Tarlykov P., Memorias do Instituto Oswaldo Cruz, e200215, 2020
13. Draft genome sequence of an extensively drug-resistant mycobacterium tuberculosis clinical isolate, 3485_MTB, from Nur-Sultan, Kazakhstan, Tarlykov P., Microbiology Resource Announcements, e0002520, 2020
14. Genetic characterization of kazakh native sheep breeds using mitochondrial DNA, Ilmira Mukhametzharova S., OnLine Journal of Biological Sciences, 2018
15. Draft Genome Sequence of a Bacteroides fragilis Strain Isolated from Peritoneal Fluid of a Patient from Kazakhstan, Zholdybayeva E., Microbiology Resource Announcements, e00377-20, 2020
16. Genomic analysis of latin american-mediterranean family of mycobacterium tuberculosis clinical strains from kazakhstan, Tarlykov P., Memorias do Instituto Oswaldo Cruz, e200215, 2020

Достигнутые результаты

2020 год

В результате исследований была оптимизирована технология выделения белковой фракции из костного материала овец, а также оптимизирован протокол трипсинолиза белковой фракции в растворе для последующего получения масс-спектра триптических пептидов целевого белка – коллагена. Кроме того, был проведен литературный обзор, включающий анализ опубликованных статей с целью поиска данных масс-спектрометрического анализа пептидных последовательностей образцов овец.

2021 год

На основе собранных образцов костного материала овец была оптимизирована технология выделения белковой фракции из костей, а также оптимизирован протокол трипсинолиза в растворе для получения масс-спектра триптических пептидов целевого белка – коллагена. Основным отличием выбранного метода выделения белковой фракции из костей является проведения деминерализации костного материала до проведения экстракции бикарбонатом аммония. Данный метод показал себя, как более эффективный в плане количественного выхода белка, что подтверждалось показаниями флуориметра.

Получены пептидные последовательности целевого белка коллагена из сорока одного коллекционного образца древних овец с помощью масс-спектрометрии. Выделено палеоДНК из четырнадцати коллекционных образцов костных останков овец. Из четырнадцати образцов древних овец поселения бронзового века Токсанбай восемь принадлежали к гаплогруппе А (57%), пять – к гаплогруппе В (36%) и один – к гаплогруппе С (7%).

Публикации и охранные документы

• Tarlykov, P; Atavliyeva, S; Auganova, D; Akhmetollayev, I ; Loshakova, T; Varfolomeev, V; Ramankulov, Y. Mitochondrial DNA analysis of ancient sheep from Kazakhstan: evidence for early sheep introduction// -2021. DOI 10.1016/j.heliyon.2021.e08011
• Atavliyeva S., Tarlykov P. Paleoproteomics studies of ancient caprinae: a review // ВестникКазНУ. Серия биологическая. — —Vol.89, №4. Импакт-фактор по казахстанской базе цитирования — 0,043.