Protein cổ đại và Cổ protein học

Cổ protein học phân tích các protein cổ đại được bảo tồn trong xương, răng, cao răng và các hiện vật, thu thập thông tin về loài, chế độ ăn uống, bệnh tật và giới tính—đôi khi vượt xa giới hạn tồn tại của DNA.

Definition

Nghiên cứu các protein cổ đại còn sót lại trong các di tích khảo cổ, sử dụng phổ khối để xác định loài, tái tạo chế độ ăn uống và bệnh tật, ước tính giới tính và thu thập thông tin sinh học khi không có DNA.

Scope

Chủ đề này bao gồm nghiên cứu protein cổ đại dựa trên phổ khối: nhận dạng loài từ các peptide collagen (ZooMS), tái tạo chế độ ăn uống và bệnh tật từ hệ protein cao răng, ước tính giới tính từ các peptide amelogenin men răng, và việc sử dụng protein trong các bối cảnh thời gian sâu mà DNA không còn tồn tại. Nó đề cập đến sự bảo tồn, ô nhiễm và tính bổ sung của protein và DNA.

Core questions

• Protein cổ đại được thu hồi và nhận dạng bằng phổ khối như thế nào?
• Phân tích dấu vân tay khối lượng peptide collagen nhận dạng loài từ xương vụn như thế nào?
• Hệ protein cao răng tiết lộ điều gì về chế độ ăn uống và hệ vi sinh vật miệng?
• Khi nào protein tồn tại lâu hơn DNA, và chúng có thể thu hồi được gì trong thời gian sâu?

Key theories

Protein như một kho lưu trữ sinh học phân tử thời gian sâu

Nguyên tắc cho rằng protein, đặc biệt là các protein cấu trúc như collagen và protein men răng, có thể tồn tại lâu hơn DNA, mở rộng suy luận sinh học phân tử vào các giai đoạn thời gian và điều kiện mà DNA cổ đại không được bảo tồn.

Cao răng như một kho chứa protein

Sự chứng minh của Warinner và các đồng nghiệp rằng mảng bám răng đã khoáng hóa giữ lại protein của vật chủ, vi khuẩn và chế độ ăn uống, biến cao răng thành một kho lưu trữ phong phú về chế độ ăn uống trong quá khứ, mầm bệnh răng miệng và phản ứng miễn dịch.

History

Nghiên cứu protein cổ đại phát triển từ công trình về axit amin và collagen thành cổ protein học hiện đại với sự phổ biến của phổ khối có độ nhạy cao sau khoảng năm 2010. Phân tích dấu vân tay peptide collagen (ZooMS) trở thành một công cụ thường quy để nhận dạng loài, cao răng nổi lên như một kho lưu trữ protein chính, và protein được sử dụng để thu thập thông tin trong các bối cảnh mà DNA đã bị phân hủy.

Debates

Độ tin cậy và phạm vi của các tuyên bố về protein cổ đại

Làm thế nào để xác thực protein cổ đại chống lại sự ô nhiễm hiện đại và các hiện vật bị phân hủy, và mức độ mà các trình tự protein rất cũ có thể hỗ trợ suy luận phát sinh loài và chế độ ăn uống so với bằng chứng DNA đã được xác thực tốt hơn.

Key figures

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

Seminal works

• hendyetal2018
• warinneretal2014
• cappellinietal2018

Frequently asked questions

Tại sao protein có thể tồn tại khi DNA không còn?

Một số protein, đặc biệt là các protein cấu trúc liên kết trong xương và men răng, ổn định hóa học hơn DNA, vì vậy chúng có thể tồn tại trong vật liệu cũ hơn hoặc được bảo quản khắc nghiệt hơn và vẫn có thể được nhận dạng bằng phổ khối.

ZooMS là gì?

ZooMS, hay khảo cổ học động vật bằng phổ khối, xác định loài động vật của một mảnh xương từ khối lượng của các peptide collagen của nó, cho phép nhận dạng các mảnh quá nhỏ hoặc bị vỡ không thể nhận dạng bằng hình dạng.