Древние белки и палеопротеомика

Палеопротеомика анализирует древние белки, сохранившиеся в костях, зубах, зубном камне и артефактах, восстанавливая информацию о видах, диете, болезнях и поле — иногда значительно превышая пределы выживаемости ДНК.

Definition

Изучение древних белков, сохранившихся в археологических останках, с использованием масс-спектрометрии для идентификации видов, реконструкции диеты и болезней, оценки пола и получения биологической информации в отсутствие ДНК.

Scope

Эта тема охватывает масс-спектрометрическое исследование древних белков: идентификацию видов по коллагеновым пептидам (ZooMS), реконструкцию диеты и болезней по протеомам зубного камня, оценку пола по пептидам амелогенина эмали, а также использование белков в глубоких временных контекстах, где ДНК не сохраняется. Рассматриваются вопросы сохранности, загрязнения и взаимодополняемости белков и ДНК.

Core questions

• Как древние белки извлекаются и идентифицируются с помощью масс-спектрометрии?
• Как масс-спектрометрическое фингерпринтирование коллагеновых пептидов идентифицирует виды по фрагментарным костям?
• Что протеомы зубного камня раскрывают о диете и микробиоме полости рта?
• Когда белки переживают ДНК, и что они могут восстановить в глубокой древности?

Key theories

Белки как биомолекулярный архив глубокой древности

Принцип, согласно которому белки, особенно структурные, такие как коллаген и белки эмали, могут сохраняться дольше, чем ДНК, расширяя возможности биомолекулярных исследований на временные периоды и условия, в которых древняя ДНК не сохраняется.

Зубной камень как протеомный резервуар

Демонстрация Уорринер и коллег того, что минерализованный зубной налет улавливает белки хозяина, микроорганизмов и пищевые белки, делая зубной камень богатым архивом прошлой диеты, оральных патогенов и иммунного ответа.

History

Изучение древних белков развилось из работ по аминокислотам и коллагену в современную палеопротеомику с распространением высокочувствительной масс-спектрометрии после примерно 2010 года. Пептидное фингерпринтирование коллагена (ZooMS) стало рутинным инструментом для идентификации видов, зубной камень стал основным протеомным архивом, а белки стали использоваться для получения информации в контекстах, где ДНК деградировала.

Debates

Надежность и охват утверждений о древних белках

Как аутентифицировать древние белки от современного загрязнения и артефактов деградации, и насколько древние белковые последовательности могут поддерживать филогенетические и диетические выводы по сравнению с более проверенными данными ДНК.

Key figures

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

Seminal works

• hendyetal2018
• warinneretal2014
• cappellinietal2018

Frequently asked questions

Как белки могут сохраняться, когда ДНК нет?

Некоторые белки, особенно структурные, связанные внутри кости и эмали, более химически стабильны, чем ДНК, поэтому они могут сохраняться в более старом или более суровом материале и все еще идентифицироваться с помощью масс-спектрометрии.

Что такое ZooMS?

ZooMS, или зооархеология с помощью масс-спектрометрии, идентифицирует виды животных по фрагменту кости на основе масс его коллагеновых пептидов, что позволяет идентифицировать фрагменты, слишком мелкие или сломанные для распознавания по форме.