پروتئین‌های باستانی و دیرینه‌پروتئومیکس

دیرینه‌پروتئومیکس پروتئین‌های باستانی حفظ‌شده در استخوان‌ها، دندان‌ها، جرم دندان و مصنوعات را تجزیه و تحلیل می‌کند و اطلاعاتی درباره گونه‌ها، رژیم غذایی، بیماری و جنسیت به دست می‌آورد – گاهی اوقات بسیار فراتر از محدودیت‌های بقای DNA.

Definition

مطالعه پروتئین‌های باستانی باقی‌مانده در بقایای باستان‌شناسی، با استفاده از طیف‌سنجی جرمی برای شناسایی گونه‌ها، بازسازی رژیم غذایی و بیماری، تخمین جنسیت، و بازیابی اطلاعات بیولوژیکی در غیاب DNA.

Scope

این موضوع به مطالعه پروتئین‌های باستانی مبتنی بر طیف‌سنجی جرمی می‌پردازد: شناسایی گونه‌ها از پپتیدهای کلاژن (ZooMS)، بازسازی رژیم غذایی و بیماری از پروتئوم‌های جرم دندان، تخمین جنسیت از پپتیدهای آملوژنین مینای دندان، و استفاده از پروتئین‌ها در زمینه‌های زمانی عمیق که DNA در آنجا باقی نمی‌ماند. این موضوع به حفظ، آلودگی و مکمل بودن پروتئین‌ها و DNA می‌پردازد.

Core questions

• پروتئین‌های باستانی چگونه توسط طیف‌سنجی جرمی بازیابی و شناسایی می‌شوند؟
• انگشت‌نگاری جرمی پپتید کلاژن چگونه گونه‌ها را از استخوان‌های تکه‌تکه شناسایی می‌کند؟
• پروتئوم‌های جرم دندان چه چیزی را درباره رژیم غذایی و میکروبیوم دهان آشکار می‌کنند؟
• چه زمانی پروتئین‌ها بیشتر از DNA دوام می‌آورند و چه چیزی را می‌توانند در زمان‌های عمیق بازیابی کنند؟

Key theories

پروتئین‌ها به عنوان یک آرشیو زیست‌مولکولی زمان‌های عمیق

این اصل که پروتئین‌ها، به ویژه پروتئین‌های ساختاری مانند کلاژن و پروتئین‌های مینای دندان، می‌توانند طولانی‌تر از DNA زنده بمانند و استنتاج زیست‌مولکولی را به دوره‌های زمانی و شرایطی گسترش دهند که DNA باستانی در آنجا حفظ نمی‌شود.

جرم دندان به عنوان یک مخزن پروتئومیک

اثبات وارینر و همکارانش مبنی بر اینکه پلاک دندانی معدنی‌شده، پروتئین‌های میزبان، میکروبی و رژیم غذایی را به دام می‌اندازد و جرم دندان را به یک آرشیو غنی از رژیم غذایی گذشته، پاتوژن‌های دهانی و پاسخ ایمنی تبدیل می‌کند.

History

مطالعه پروتئین‌های باستانی از کارهای مربوط به اسیدهای آمینه و کلاژن به دیرینه‌پروتئومیکس مدرن با گسترش طیف‌سنجی جرمی با حساسیت بالا پس از حدود سال ۲۰۱۰ تبدیل شد. انگشت‌نگاری پپتید کلاژن (ZooMS) به ابزاری معمول برای شناسایی گونه‌ها تبدیل شد، جرم دندان به عنوان یک آرشیو پروتئومیک اصلی ظاهر شد، و پروتئین‌ها برای بازیابی اطلاعات در زمینه‌هایی که DNA تخریب شده بود، استفاده شدند.

Debates

قابلیت اطمینان و دامنه ادعاهای پروتئین باستانی

چگونگی تأیید پروتئین‌های باستانی در برابر آلودگی مدرن و مصنوعات تخریب، و اینکه توالی‌های پروتئینی بسیار قدیمی تا چه حد می‌توانند استنتاج فیلوژنتیکی و رژیم غذایی را نسبت به شواهد DNA بهتر تأیید شده پشتیبانی کنند.

Key figures

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

Seminal works

• hendyetal2018
• warinneretal2014
• cappellinietal2018

Frequently asked questions

چگونه پروتئین‌ها می‌توانند زنده بمانند در حالی که DNA نمی‌تواند؟

برخی پروتئین‌ها، به ویژه پروتئین‌های ساختاری که در استخوان و مینای دندان محصور شده‌اند، از نظر شیمیایی پایدارتر از DNA هستند، بنابراین می‌توانند در مواد قدیمی‌تر یا با حفظ سخت‌تر باقی بمانند و همچنان توسط طیف‌سنجی جرمی شناسایی شوند.

ZooMS چیست؟

ZooMS، یا باستان‌جانورشناسی با طیف‌سنجی جرمی، گونه حیوانی یک قطعه استخوان را از جرم پپتیدهای کلاژن آن شناسایی می‌کند و امکان شناسایی قطعاتی را فراهم می‌آورد که برای تشخیص با شکل بسیار کوچک یا شکسته هستند.