البروتينات القديمة وعلم البروتينات القديمة

يحلل علم البروتينات القديمة البروتينات القديمة المحفوظة في العظام والأسنان والجير السني والمصنوعات اليدوية، مستعيدًا معلومات حول الأنواع والنظام الغذائي والمرض والجنس - أحيانًا إلى ما هو أبعد بكثير من حدود بقاء الحمض النووي (DNA).

Definition

دراسة البروتينات القديمة الباقية في البقايا الأثرية، باستخدام قياس الطيف الكتلي لتحديد الأنواع، وإعادة بناء النظام الغذائي والأمراض، وتقدير الجنس، واستعادة المعلومات البيولوجية عندما يكون الحمض النووي غائبًا.

Scope

يغطي هذا الموضوع دراسة البروتينات القديمة القائمة على قياس الطيف الكتلي: تحديد الأنواع من ببتيدات الكولاجين (ZooMS)، وإعادة بناء النظام الغذائي والأمراض من بروتيومات الجير السني، وتقدير الجنس من ببتيدات الأميلوجين في المينا، واستخدام البروتينات في سياقات زمنية عميقة حيث لا يبقى الحمض النووي. ويتناول الحفظ والتلوث وتكامل البروتينات والحمض النووي.

Core questions

• كيف يتم استعادة البروتينات القديمة وتحديدها بواسطة قياس الطيف الكتلي؟
• كيف تحدد بصمة كتلة ببتيد الكولاجين الأنواع من العظام المجزأة؟
• ماذا تكشف بروتيومات الجير السني عن النظام الغذائي والميكروبيوم الفموي؟
• متى تدوم البروتينات أطول من الحمض النووي، وماذا يمكنها أن تستعيد في الزمن العميق؟

Key theories

البروتينات كأرشيف جزيئي حيوي عميق الزمن

المبدأ القائل بأن البروتينات، وخاصة البروتينات الهيكلية مثل الكولاجين وبروتينات المينا، يمكن أن تبقى على قيد الحياة لفترة أطول من الحمض النووي، مما يوسع الاستدلال الجزيئي الحيوي إلى فترات زمنية وظروف لا يحافظ فيها الحمض النووي القديم.

الجير السني كمخزن للبروتينات

إثبات وارينر وزملاؤها أن البلاك السني المتكلس يحبس بروتينات المضيف والميكروبات والبروتينات الغذائية، مما يجعل الجير أرشيفًا غنيًا للنظام الغذائي السابق ومسببات الأمراض الفموية والاستجابة المناعية.

History

تطورت دراسة البروتينات القديمة من أعمال الأحماض الأمينية والكولاجين إلى علم البروتينات القديمة الحديث مع انتشار قياس الطيف الكتلي عالي الحساسية بعد حوالي عام 2010. أصبح بصمات ببتيدات الكولاجين (ZooMS) أداة روتينية لتحديد الأنواع، وظهر الجير السني كأرشيف بروتيومي رئيسي، واستُخدمت البروتينات لاستعادة المعلومات في سياقات حيث كان الحمض النووي قد تحلل.

Debates

موثوقية ومدى ادعاءات البروتينات القديمة

كيفية توثيق البروتينات القديمة ضد التلوث الحديث ومخلفات التحلل، وإلى أي مدى يمكن لتسلسلات البروتينات القديمة جدًا أن تدعم الاستدلال الفيلوجيني والغذائي مقارنة بأدلة الحمض النووي الأكثر تحققًا.

Key figures

• Christina Warinner
• Matthew J. Collins
• Enrico Cappellini
• Jessica Hendy

Seminal works

• hendyetal2018
• warinneretal2014
• cappellinietal2018

Frequently asked questions

كيف يمكن للبروتينات أن تبقى على قيد الحياة بينما لا يبقى الحمض النووي؟

بعض البروتينات، وخاصة الهيكلية منها المرتبطة داخل العظام والمينا، أكثر استقرارًا كيميائيًا من الحمض النووي، لذا يمكنها أن تستمر في المواد الأقدم أو المحفوظة بشكل أقسى ولا يزال من الممكن تحديدها بواسطة قياس الطيف الكتلي.

ما هو ZooMS؟

ZooMS، أو علم الحيوان الأثري بواسطة قياس الطيف الكتلي، يحدد الأنواع الحيوانية لشظية عظمية من كتل ببتيدات الكولاجين الخاصة بها، مما يسمح بتحديد الشظايا الصغيرة جدًا أو المكسورة بحيث لا يمكن التعرف عليها بالشكل.