ПАЛЕОПРОТЕОМНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДРЕВНИХ CAPRINAE: ОБЗОР
DOI:
https://doi.org/10.26577/eb.2021.v89.i4.01Аннотация
В эпоху неолита люди начали пасти овец и коз в первую очередь из-за более легкого доступа к мясу, молоку и шерсти. Таким образом, в древние времена Caprinae были ключевыми животными в развитии раннего одомашнивания и земледелия. Анализ древних белков Caprinae по палеонтологическим и археологическим материалам открывает новые данные об их миграции, дополняет исследования рациона питания древних людей, их культуры и привычек. Здесь мы обсуждаем методы палеопротеомики, такие как матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация с времяпролетным масс-анализатором (MALDI-TOF MS) и жидкостная хроматография с тандемной масс-спектрометрией (LC-MS/MS). Также рассмотрим важнейшие открытия в области изучения древних овец и в каком направлении палеопротеомика Caprinae будет развиваться в ближайшее время. Дополнительно рассмотрены общие рекомендации при анализе данных древних белков, например программы и требования к базам данных. Кроме того, рассмотрим основные в протеомике поисковые алгоритмы, а также выявим эффективные из них для идентификации пептидов и белков. Также описаны древние субстраты для выделения белка и основные принципы работы с древними образцами. В этом обзоре описываются основные исследования белков древних Caprinae, таких как коллаген, кератин и молочные белки.
Библиографические ссылки
Cappellini E., Prohaska A., Racimo F., et al. Ancient Biomolecules and Evolutionary Inference // Annual Review Biochem. – 2018. – Vol. 87. – P. 1029-1060.
Welker F. Palaeoproteomics for human evolution studies // Quat. Science Rev. – 2018. - Vol. 90. – P. 137-147.
Hendy J., Welker F., Demarchi B., Speller C., Warinner C., Collins M.J. A guide to ancient protein studies // Nat. Ecol. Evol. – 2018. – Vol. 2, No 5. – P.791-799.
Huq N.L., Tseng A., Chapman G.E. Partial amino acid sequence of osteocalcin from an extinct species of ratite bird // Biochem. Int. – 1990. - Vol.21, No 3. – P. 491–496.
Robbins L.L., Muyzer G., Brew K., Macromolecules from living and fossil biominerals. In: Engel, M.H., Macko, S.A. (Eds.), Organic Geochemistry: Principles and Applications. – 1993. – Vol. 11. – P. 799-816.
Solazzo C. Characterizing historical textiles and clothing with proteomics // Conserv. Patrim. – 2019. – Vol. 31. – P. 97-114.
O’Connor S., Solazzo C., Collins M. Advances in identifying archaeological traces of horn and other keratinous hard tissues // Stud. Conserv. – 2015. – Vol. 60. – P. 393-417.
Buckley M., Matthew Collins M. et al. Species identification by analysis of bone collagen using matrix-assisted laser desorption/ionisation time-of-flight mass spectrometry Michael // Rapid. Commun. Mass Spectrom. – 2009. – Vol. 23. – P. 3843–3854.
van Doorn N.L., Hollund H., Collins M.J. A novel and non-destructive approach for ZooMS analysis: Ammonium bicarbonate buffer extraction // Archaeol. Anthropol. Sci. – 2011. – Vol. 3. – P. 281-289.
Buckley M., Whitcher Kansa S., Howard S., Campbell S., Thomas-Oates J., Collins M. Distinguishing between archaeological sheep and goat bones using a single collagen peptide // J. Archaeol. Sci. – 2010. – Vol. 37. – P. 13-20.
Buckley M., Fariña R.A., Lawless C., Tambusso P.S., Varela L. et al. Collagen Sequence Analysis of the Extinct Giant Ground Sloths Lestodon and Megatherium // PLOS ONE. – 2015. – Vol. 10. e0144793.
Buckley M. Ancient collagen reveals evolutionary history of the endemic South American “ungulates.” // Proc. R. Soc. - 2015. – Vol. 282. – P. 1-9.
Salmon C.R., Giorgett A.P.O., Paes Leme A.F., Domingues R.R., Kolli T.N., Foster B.L., Nociti Jr., F.H., Microproteome of dentoalveolar tissues // Bone. - 2017. - Vol. 101. – P. 219-229.
Salmon C.R., Tomazela D.M., Ruiz K.G.S., Foster B.L., Paes Leme A.F. et al. Proteomic analysis of human dental cementum and alveolar bone // J. Proteom. - 2013. - Vol. 91. –P. 544–555.
Porto I. M., Laure H.J., Tykot R.H., de Sousa F.B., Rosa J.C., Gerlach R.F. Recovery and identification of mature enamel proteins in ancient teeth // Eur. J. Oral Sci. – 2011. – Vol. 119. – P. 83-87.
Castiblanco G.A., Rutishauser D., Ilag, L.L., Martignon S., Castellanos J.E., Mejía W. Identification of proteins from human permanent erupted enamel // Eur. J. Oral Sci. - 2015. – Vol. 123. – P. 390-395.
Stewart N. A., Gerlach R.F., Gowland R.L., Gron K.J., Montgomery J. Sex determination of human remains from peptides in tooth enamel // PNAS. - 2017. – Vol. 114. – P. 13649–13654.
Stewart N.A., Molina G.F., Issa J.P.M., Yates N.A., Sosovicka M., Vieira A.R., Line S.R.P., Montgomery J., Gerlach R.F. The identification of peptides by nanoLC-MS/MS from human surface tooth enamel following a simple acid etch extraction // RSC Adv. - 2016. – Vol. 6. –P. 61673-61679.
Jeong C., Wilkin S., Amgalantugs T. et al. Bronze Age population dynamics and the rise of dairy pastoralism on the eastern Eurasian steppe // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2018. – Vol. 115. – P. 11248-11255.
Greco E., El-Aguizy O., Ali M.F. et al. Proteomic Analyses on an Ancient Egyptian Cheese and Biomolecular Evidence of Brucellosis // Anal Chem. – 2018. – Vol. 90. – P. 9673-9676.
Presslee S., Penkman K., Fischer R. et al. Assessment of different screening methods for selecting palaeontological bone samples for peptide sequencing // Journal Proteomics. – 2021. – Vol. 230.- P. 103986.
Mackie M., Rüther P., Samodova D., et al. Palaeoproteomic Profiling of Conservation Layers on a 14th Century Italian Wall Painting. // Angew. Chemie. – Int. Ed. – 2018. – Vol. 57. - P. 7369-7374.
Welker F., Hajdinjak M., Talamo S., Jaouen K., Dannemann M., David F., Julien M., Meyer M., Kelso J., Barnes I., Brace S., Kamminga P., Fischer R., Kessler B.M., Stewart J.R., Paabo S., Collins M.J., Hublin J.-J., Palaeoproteomic evidence identifies archaic hominins associated with the Chatelperronian at the Grotte du Renne // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. – 2016. – Vol. 113. – P. 11162-11167.
Welker F., Soressi M.A., Roussel M., van Riemsdijk I., Hublin J.-J., Collins, M.J.. Variations in glutamine deamidation for a Chatelperronian bone assemblage as measured by peptide mass fingerprinting of collagen // STAR Sci. Technol. Archaeol. – 2017. – Vol. 3. – P. 15-27.
Solazzo C., Wilson J., Dyer J.M. et al. Modeling deamidation in sheep α-keratin peptides and application to archeological wool textiles // Anal. Chem. – 2014. – Vol. 86. – P. 567-575.
Warinner C. et al. Direct evidence of milk consumption from ancient human dental calculus // Sci. Rep. – 2014. – Vol. 4. –P. 7104.
Cappellini E., Jensen L.J., Szklarczyk D., Ginolhac A., da Fonseca R.A.R., et al. Proteomic analysis of a Pleistocene mammoth femur reveals more than one hundred ancient bone proteins // J. Proteome Res. -2012. – Vol. 11. – P. 917–926
Demarchi B., Hall S., Roncal-Herrero T., et al. Protein sequences bound to mineral surfaces persist into deep time // Elife – 2016. – Vol. 5.
Le Meillour L., Zirah S., Zazzo A., et al. Palaeoproteomics gives new insight into early southern African pastoralism // Sci Rep. – 2020. – Vol. 10. –P 1-14.
Tyanova et al. The MaxQuant computational platform for mass-spectrometry-based shotgun proteomics // Nature Protocols. – 2016. – Vol. 11. – P. 2301-2319.
Coutu A.N., Taurozzi A.J., Mackie M., et al. Palaeoproteomics confirm earliest domesticated sheep in southern Africa ca. 2000 BP // Sci Rep. – 2021. – Vol. 11. – P. 6631.
Zeder M.A. Domestication and early agriculture in the Mediterranean Basin: Origins, diffusion, and impact // Proc. Natl. Acad. Sci. – 2008. – Vol. 105. – P. 11597-11604.
Olivieri C., Ermini L., Rizzi E., et al. Phylogenetic position of a copper age sheep (Ovis aries) mitochondrial DNA // PLoS One. – 2012. – Vol. 7(3). –P. e33792.
Hong C., Jiang H., Lü E. et al. Identification of milk component in ancient food residue by proteomics. PLoS One. – 2012. – Vol. 7. – P. 1-7.
Azémard C., Zazzob A., Mariea A., Lepetzb S., Debaine-Francfortc C., Idrissd SZ. Animal fibre use in the Keriya valley (Xinjiang, China) during the Bronze and Iron Ages: A proteomic approach // Journal of Archaeological Science. – 2019. – Vol. 110. – P. 104996.
Prendergast M.E., Janzen A., Buckley M., Grillo K.M. Sorting the sheep from the goats in the Pastoral Neolithic: morphological and biomolecular approaches at Luxmanda, Tanzania // Archaeol. Anthropol. Sci. – 2019. – Vol. 11. – P. 3047-3062.
Buckley M., Kansa S.W. Collagen fingerprinting of archaeological bone and teeth remains from Domuztepe, South Eastern Turkey // Archaeol. Anthropol. Sci. – 2011. – Vol. 3. – P. :271-280.
Le Meillour L., Zazzo A., Lesur J., et al. Identification of degraded bone and tooth splinters from arid environments using palaeoproteomics // Palaeogeogr Palaeoclimatol Palaeoecol. – 2018. – Vol. 511. – P. 472-482.
McKittrick J., Chen P.Y., Bodde S. G., Yang W., Novitskaya E.E., Meyers M.A. The Structure, Functions, and Mechanical Properties of Keratin // JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society. - 2012. – Vol. 64. – P. 449–68.
Solazzo C., Wadsley M., Dyer J.M., Clerens S., Collins M.J., Plowman J. Characterisation of novel α-keratin peptide markers for species identification in keratinous tissues using mass spectrometry // Rapid Commun Mass Spectrom. – 2013. – Vol. 27. – P. 2685-2698.
Hollemeyer K., Altmeyer W., Heinzle E., Pitra, C. Matrix- assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-flight Mass Spectrometry Combined with Multidimensional Scaling, Binary Hierarchical Cluster Tree and Selected Diagnostic Masses Improves Species Identification of Neolithic Keratin Sequences from Furs of the Tyrolean Iceman Oetzi // Rapid Communications in Mass Spectrometry. - 2012. – Vol. 26. – P. 1735–1745.
Charlton S., Ramsoe A., Collins M. et al. New insights into Neolithic milk consumption through proteomic analysis of dental calculus// Archaeol. Anthropol. Sci. – 2019. – Vol. 11. – P. 6183-6196.
