DNA-bevis har revolutionerat kriminaltekniken under de senaste åren, spräcka upp kalla fall och väcka både fällande domar och friskrivningar. Samma tekniker hjälper arkeologer och antropologer att studera lämningar från forntida folk eller mänskliga förfäder.

Men DNA är en relativt ömtålig molekyl som lätt bryts ner. Det är där proteomik, den nya vetenskapen om att analysera proteiner, kommer in. Genom att läsa sekvensen av aminosyror från fragment av protein, forskare kan arbeta baklänges för att sluta sig till sekvensen av DNA som producerade proteinet.

"Det är att läsa DNA när du inte har något DNA att läsa, sa Glendon Parker, adjungerad docent vid avdelningen för miljötoxikologi och doktorandgrupp i kriminalteknisk vetenskap vid University of California, Davis. "Protein är mycket stabilare än DNA, och proteindetektionsteknik är mycket bättre nu."

Parkers laboratorium vid UC Davis, med kollegor inklusive Jelmer Eerkens, professor i antropologi, Robert Rice, professor i miljötoxikologi och Brett Phinney, chef för Proteomics Core Facility vid UC Davis Genome Center, arbetar med att etablera proteomik som ett nytt verktyg inom forensik och antropologi.

Proteomikteknik kan användas där prover är gamla eller nedbrutna, och för att säkerhetskopiera resultat från DNA-analys, sa Parker. Liksom genomik – studiet av hela genom och stora mängder DNA – är det ett nytt område som möjliggörs av snabba framsteg inom proteinsekvenseringsteknologi och datoranvändning.

Proteiner är uppbyggda av kedjor av enheter som kallas aminosyror. Det finns 20 naturligt förekommande aminosyror som kodas av DNA. En DNA-sekvens på tre bokstäver motsvarar en specifik aminosyra, så att läsa DNA-sekvensen kan ge dig aminosyrasekvensen för motsvarande protein. DNA-sekvensen kan också härledas genom att läsa av aminosyrasekvensen och jämföra den med databaser med kända proteiner och gener.

Instrumenten som de vid UC Davis Proteomics Core Facility kan arbeta med försvinnande små mängder protein, så lite som 50 nanogram. En tum människohår innehåller 100 mikrogram protein.

Hår finns ofta på brottsplatser. Hår har väldigt lite DNA, men mer än tillräckligt med protein (främst keratin) för analys. Genom att titta på varianter av aminosyror i keratin, forskare kan identifiera singelnukleotidpolymorfismer, eller SNP, i det underliggande DNA:t. Den informationen kan användas för både personidentifiering och för att få information om anor.

Håren varierar något beroende på var på kroppen de kommer ifrån, men en ny artikel ledd av doktoranden Zachary Goecker från Parkers team visade att skillnaderna mellan hårbotten, skägg, armhåla och könshår är inte tillräckligt bra för att påverka identifieringen. Förändringar som grånar, färgning och peroxidbehandlingar hade ingen effekt på identifieringsinformationen från peptider, sa Parker. Studien publicerades i mars 2019 i Forensic Science International:Genetik .

Könsbestämning från tänder

För antropologer, ben och tänder är ett fönster till människor från det förflutna, men DNA kan vara i ett mycket dåligt tillstånd. Arbetar med Eerkens, Julia Japp, en doktorand i Parkers laboratorium, utvecklat en metod för att bestämma det biologiska könet på en individ utifrån en enda tand.

Det är möjligt eftersom tänderna innehåller ett protein som heter amelogenin, som råkar finnas på X- och Y-kromosomerna som bestämmer biologiskt kön. Om en tand har amelogenin-Y, då måste det ha kommit från en individ med XY-kromosomer och därför med största sannolikhet en biologisk hane.

I tester sida vid sida, tandproteinanalysen var mer känslig och tillförlitlig för könsbestämning än antingen DNA eller att titta på skelettens anatomi. Verket publicerades förra året i Journal of Archaeological Science och följs upp av postdoktorn Tammy Buonasera.

I en tidning publicerad i maj 2019 i Forensic Science International:Genetik , teamet har också visat att det är möjligt att få tillräckligt med protein för personlig identifiering från ett fingermärke. Problemet är att hitta och samla in provet snarare än maskinens känslighet, sa Parker.

Parker hoppas att rättsmedicinsk proteomik kan flytta ut från laboratoriet och in i några verkliga fall. Tekniken måste valideras noggrant innan den används i stor utsträckning, Parker sa, men han förväntar sig att de där "rutorna ska kontrolleras" inom ungefär ett år. En möjlig utgångspunkt skulle vara att arbeta med "cold case"-kit för sexuella övergrepp som också testas för DNA och andra bevis.

"Vi försöker få kriminalteknikernas intresse för att få oss inblandade i några av dessa fall, " sa Parker.