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Proteína antigua

Cronología de los análisis clave de proteínas antiguas desde la década de 1950. Las proteínas antiguas son mezclas complejas y el término paleoproteómica se utiliza para caracte...

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Cronología de los análisis clave de proteínas antiguas desde la década de 1950.

Las proteínas antiguas son mezclas complejas y el término paleoproteómica se utiliza para caracterizar el estudio de los proteomas en el pasado. [ 1 ] Se han recuperado proteínas antiguas de una amplia gama de materiales arqueológicos, incluidos huesos , [ 2 ] dientes , [ 3 ] cáscaras de huevo , [ 4 ] cueros , [ 5 ] pergaminos , [ 6 ] cerámica , [ 7 ] aglutinantes de pintura [ 8 ] y tejidos blandos bien conservados como intestinos . [ 9 ] Estas proteínas conservadas han proporcionado información valiosa sobre la identificación taxonómica , la historia evolutiva ( filogenia ), la dieta, la salud, las enfermedades, la tecnología y la dinámica social en el pasado.

Al igual que la proteómica moderna, el estudio de las proteínas antiguas también se ha visto facilitado por los avances tecnológicos. Se han utilizado diversas técnicas analíticas, como el perfilado de aminoácidos, la datación por racemización , la inmunodetección, la secuenciación de Edman , la huella peptídica y la espectrometría de masas en tándem , para analizar proteínas antiguas. [ 10 ] La introducción de la espectrometría de masas de alto rendimiento (por ejemplo, Orbitrap ) en el año 2000 revolucionó el campo, ya que permite caracterizar secuencias completas conservadas de proteomas complejos. [ 11 ]

En la última década, el estudio de las proteínas antiguas se ha consolidado como un campo bien establecido en la ciencia arqueológica. Sin embargo, al igual que la investigación del ADN antiguo (ADN antiguo conservado en restos arqueológicos), se ha visto limitado por diversos desafíos, como la cobertura de las bases de datos de referencia, la identificación, la contaminación y la autenticación. [ 12 ] Los investigadores han estado trabajando en la estandarización del muestreo, la extracción, el análisis de datos y la presentación de informes para las proteínas antiguas. [ 13 ] Las nuevas herramientas computacionales, como la secuenciación de novo [ 14 ] y la investigación abierta [ 15 ], también pueden mejorar la identificación de proteomas antiguos.

Historia: los pioneros de los estudios sobre proteínas antiguas

Philip Abelson, Edgar Hare y Thomas Hoering

Abelson , Hare y Hoering lideraron los estudios de proteínas antiguas entre las décadas de 1950 y principios de 1970. [ 16 ] Abelson dirigió el Laboratorio Geofísico del Instituto Carnegie (Washington, DC) entre 1953 y 1971, y fue el primero en descubrir aminoácidos en fósiles. [ 17 ] Hare se unió al equipo y se especializó en la racemización de aminoácidos (la conversión de L-aminoácidos a D-aminoácidos después de la muerte de los organismos). Las proporciones D/L se utilizaron para datar diversos tejidos antiguos, como huesos, conchas y sedimentos marinos. [ 18 ] Hoering fue otro miembro destacado, contribuyendo al avance de los isótopos y la espectrometría de masas. [ 19 ] Este trío de oro atrajo a muchos biólogos, geólogos, químicos y físicos talentosos al campo, incluyendo a Marilyn Fogel , [ 20 ] John Hedges [ 21 ] y Noreen Tuross. [ 22 ]

Ralph Wyckoff

Wyckoff fue un pionero en cristalografía de rayos X y microscopía electrónica . [ 23 ] Utilizando imágenes microscópicas, demostró la variabilidad y el daño de las fibras de colágeno en huesos y conchas antiguas. [ 24 ] Su investigación contribuyó a la comprensión de la diagénesis (degradación) de proteínas a finales de la década de 1960 y destacó que los perfiles de aminoácidos antiguos por sí solos podrían no ser suficientes para la identificación de proteínas. [ 25 ]

Margaret Jope y Peter Wesbroek

Jope y Wesbroek fueron expertos destacados en proteínas de concha y cristalización . [ 26 ] Posteriormente, Wesbroek fundó el laboratorio de Geobioquímica en la Universidad de Leiden, centrándose en la biomineralización y cómo este proceso facilitaba la supervivencia de las proteínas. [ 27 ] También fue pionero en el uso de anticuerpos para el estudio de proteínas antiguas en las décadas de 1970 y 1980, utilizando diferentes técnicas inmunológicas como la doble inmunodifusión de Ouchterlony (interacciones de anticuerpos y antígenos en un gel). [ 28 ]

Peggy Ostrom

Ostrom impulsó el uso de la espectrometría de masas desde la década de 1990. [ 29 ] Fue la primera en mejorar la cobertura de secuencia de proteínas antiguas combinando diferentes técnicas como la huella peptídica de masas y la cromatografía líquida-espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS). [ 30 ]

La bioquímica de las proteínas antiguas

Formación e incorporación

Comprender cómo se forman e incorporan las proteínas antiguas en los materiales arqueológicos es esencial para el muestreo, la evaluación de la contaminación y la planificación de análisis. [ 1 ] Generalmente, las proteínas antiguas en los tejidos proteínicos, en particular los colágenos en los huesos, las queratinas en la lana , las amelogeninas en el esmalte dental y las proteínas intracristalinas en las conchas, podrían incorporarse durante el tiempo de formación del tejido. [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] Sin embargo, la formación de tejidos proteínicos suele ser compleja, dinámica y se ve afectada por diversos factores como el pH, los metales, la concentración de iones, la dieta y otros parámetros biológicos, químicos y físicos. [ 34 ] Uno de los fenómenos mejor caracterizados es la mineralización ósea , un proceso por el cual los cristales de hidroxiapatita se depositan dentro de las fibras de colágeno, formando una matriz. [ 35 ] A pesar de la extensa investigación, el andamiaje óseo sigue siendo un desafío, y el papel de las proteínas no colagenosas (una amplia gama de proteoglicanos y otras proteínas) sigue siendo poco comprendido. [ 36 ]

Otra categoría son los tejidos complejos y potencialmente mineralizados, como los cálculos dentales humanos antiguos y los vasos cerámicos. Los cálculos dentales se definen como biopelículas calcificadas , creadas y mediadas por interacciones entre iones de fosfato de calcio y una amplia gama de proteínas microbianas orales , humanas y alimentarias durante la biomineralización episódica . [ 37 ] [ 38 ] De manera similar, los minerales de una matriz cerámica podrían interactuar con las proteínas alimentarias durante el procesamiento y la cocción de los alimentos. Esto se explica mejor por los depósitos de calcita que se adhieren al interior de los vasos cerámicos arqueológicos. [ 7 ] Estos depósitos mineralizados ricos en proteínas podrían formarse durante la cocción repetida con agua dura y la posterior incrustación. [ 39 ]

Preservación  

Las biomoléculas orgánicas (que contienen carbono), como las proteínas, son propensas a la degradación. [ 40 ] Por ejemplo, estudios experimentales demuestran que las queratinas robustas, fibrosas e hidrofóbicas, como las de las plumas y los tejidos de lana, se descomponen rápidamente a temperatura ambiente. [ 41 ] [ 42 ] De hecho, las proteínas antiguas son excepcionales y a menudo se recuperan de contextos de enterramiento extremos, especialmente en ambientes secos y fríos. [ 43 ] [ 44 ] Esto se debe a que la falta de agua y la baja temperatura pueden ralentizar la hidrólisis, el ataque microbiano y las actividades enzimáticas. [ 31 ]

También hay proteínas cuyas propiedades químicas y físicas pueden permitir su preservación a largo plazo. El mejor ejemplo es el colágeno tipo 1 ; es una de las proteínas más abundantes en las matrices extracelulares de la piel (80-85%) y el hueso (80-90%) . [ 45 ] También está mineralizado, organizado en una triple hélice y estabilizado por enlaces de hidrógeno . [ 46 ] El colágeno tipo 1 se ha extraído rutinariamente de huesos antiguos, cueros y pergaminos; estas características pueden contribuir a su estabilidad a lo largo del tiempo. [ 47 ] [ 48 ] Otra proteína común en el registro arqueológico es la beta-lactoglobulina de la leche , a menudo recuperada de cálculos dentales antiguos. [ 49 ] La beta-lactoglobulina es una pequeña proteína del suero con una masa molecular de alrededor de 18400 Da ( dalton ). [ 50 ] Es resistente al calentamiento y a la degradación enzimática; Estructuralmente, tiene un barril beta asociado con la unión a pequeñas moléculas hidrofóbicas como los ácidos grasos , formando polímeros estables . [ 51 ] [ 52 ]

Dado que las proteínas varían en abundancia, tamaño, hidrofobicidad (insolubilidad en agua), estructura, conformación (forma), función y estabilidad, comprender la preservación de las proteínas es un desafío. [ 12 ] Si bien existen determinantes comunes de la supervivencia de las proteínas, incluyendo la historia térmica (temperatura/tiempo), las condiciones de enterramiento (pH/ química del suelo / nivel freático ) y las propiedades de las proteínas ( aminoácidos vecinos / estructura secundaria / plegamiento terciario / contenido del proteoma ), no hay una respuesta clara y la diagénesis de proteínas sigue siendo un campo de investigación activo. [ 1 ]

Estructura y patrones de daño

Generalmente, las proteínas tienen cuatro niveles de complejidad estructural: cuaternaria (múltiples polipéptidos o subunidades ), terciaria (el plegamiento tridimensional de un polipéptido), secundaria ( hélices alfa / láminas beta /estructuras aleatorias) y primaria (secuencias lineales de aminoácidos unidas por enlaces peptídicos ). [ 53 ] Se espera que las proteínas antiguas pierdan su integridad estructural con el tiempo, debido a la desnaturalización (desplegamiento de la proteína) u otros procesos diagenéticos. [ 54 ]

Las proteínas antiguas también tienden a estar fragmentadas, dañadas y alteradas. Las proteínas pueden dividirse en pequeños fragmentos con el tiempo, ya que la hidrólisis (la adición de agua) rompe los enlaces peptídicos ( enlaces covalentes entre dos alfa-aminoácidos vecinos ). [ 55 ] En términos de modificaciones postraduccionales (cambios que ocurren después de la traducción del ARN ), las proteínas antiguas a menudo se caracterizan por un daño extenso como oxidación ( metionina ), hidroxilación ( prolina ), desamidación ( glutamina / asparagina ), citrulinación ( arginina ), fosforilación ( serina / treonina / tirosina ), glutamato N-terminal a piroglutamato y la adición de productos de glicación avanzada a lisina o arginina . [ 56 ] [ 12 ] Entre estas modificaciones, la desamidación de glutamina es uno de los procesos más dependientes del tiempo. [ 57 ] La desamidación de la glutamina es principalmente un proceso no enzimático, mediante el cual la glutamina se convierte en ácido glutámico (+0,98406 Da) a través de la hidrólisis de la cadena lateral o la formación de un anillo de glutarimida . [ 58 ] Es una conversión lenta con una vida media larga, que depende de los aminoácidos adyacentes , las estructuras secundarias , el plegamiento 3D, el pH , la temperatura y otros factores. [ 59 ] Existen herramientas bioinformáticas disponibles para calcular las tasas de desamidación global y específica del sitio de proteínas antiguas. [ 60 ]La manifestación estructural de estos cambios químicos en proteínas antiguas se documentó por primera vez mediante microscopía electrónica de barrido (MEB). Se obtuvieron imágenes directas de las fibrillas de colágeno tipo 1 de un mamut lanudo conservado en permafrost (Yukón, Canadá), observándose que conservaban su patrón de bandas característico. Estas se compararon con las fibrillas de colágeno tipo 1 de un espécimen de mamut colombiano de clima templado (Montana, EE. UU.). Las fibrillas de colágeno del mamut colombiano, a diferencia de las del mamut lanudo congelado en permafrost, habían perdido sus bandas, lo que indica una degradación química sustancial de las secuencias peptídicas constituyentes. Esta es también la primera vez que se obtienen imágenes directas de las bandas de colágeno, o de la estructura molecular de cualquier proteína antigua, mediante microscopía electrónica de barrido. [ 47 ]

Paleoproteómica

Descripción general

La paleoproteómica es un campo en rápido desarrollo que combina arqueología , biología , química y estudios del patrimonio . Al igual que su campo hermano de gran relevancia, el análisis de ADN antiguo , la extracción, identificación y autenticación de proteínas antiguas son complejas, ya que tanto el ADN antiguo como las proteínas tienden a ser ultracortos, altamente fragmentados, extensamente dañados y modificados químicamente. [ 1 ] [ 61 ]

Sin embargo, las proteínas antiguas siguen siendo una de las biomoléculas más informativas. Las proteínas tienden a degradarse más lentamente que el ADN, especialmente las proteínas biomineralizadas. [ 32 ] [ 62 ] Si bien los lípidos antiguos pueden usarse para diferenciar entre grasas marinas, vegetales y animales, [ 63 ] los datos de proteínas antiguas son de alta resolución con especificidades de taxón y tejido.

Hasta la fecha, se han extraído y caracterizado con éxito secuencias de péptidos antiguos de diversos restos arqueológicos, incluyendo una cáscara de huevo de avestruz de 3,8 Ma (millones de años), [ 32 ] dientes de Homo erectus de 1,77 Ma , [ 64 ] una mandíbula de Denisova de 0,16 Ma [ 65 ] y varias vasijas neolíticas (6000-5600 a. C. cal.). [ 7 ] Por lo tanto, la paleoproteómica ha proporcionado información valiosa sobre las relaciones evolutivas pasadas, las especies extintas y las sociedades.

Extracción

Generalmente, existen dos enfoques: un método descendente sin digestión y la proteómica ascendente . La proteómica descendente rara vez se utiliza para analizar proteínas antiguas debido a dificultades analíticas y computacionales. [ 66 ] Para la proteómica ascendente, o proteómica de escopeta , las proteínas antiguas se digieren en péptidos utilizando enzimas, por ejemplo, tripsina . Los restos arqueológicos mineralizados, como huesos, dientes, conchas, cálculos dentales y cerámica, requieren un paso adicional de desmineralización para liberar las proteínas de las matrices minerales. [ 1 ] Esto se logra a menudo utilizando un ácido débil ( ácido etilendiaminotetraacético , EDTA) o ácido clorhídrico  (HCl) frío (4 °C ) para minimizar las modificaciones químicas que pueden introducirse durante la extracción. [ 67 ]

Para hacer solubles las proteínas antiguas, se pueden utilizar calor, sonicación , agentes caotrópicos ( urea / clorhidrato de guanidina , GnHCl), detergentes u otros tampones. [ 1 ] La alquilación y la reducción se incluyen a menudo para la cisteína con el fin de romper los enlaces disulfuro y evitar la reticulación . [ 68 ]

Tras la desmineralización, la solubilización de proteínas, la alquilación y la reducción, es necesario un intercambio de tampón para asegurar la compatibilidad de los extractos con los análisis posteriores. Actualmente, existen tres protocolos ampliamente utilizados para proteínas antiguas y geles (GASP), [ 69 ] filtros (FASP) [ 70 ] y perlas magnéticas (SP3) [ 71 ] que pueden emplearse para este fin. Una vez completado el intercambio de tampón, los extractos se incuban con enzimas de digestión, se concentran, se purifican y se desalan.

Para materiales arqueológicos no mineralizados como pergaminos, cueros y pinturas, la desmineralización no es necesaria y los protocolos pueden modificarse según la conservación de la muestra y el tamaño de la misma. [ 6 ]

Instrumentación y análisis de datos

Actualmente, la paleoproteómica está dominada por dos técnicas basadas en espectrometría de masas: MALDI-ToF (desorción/ionización láser asistida por matriz-tiempo de vuelo) y LC-MS/MS . MALDI-ToF se utiliza para determinar las relaciones masa-carga (m/z) de los iones y sus patrones de picos. [ 72 ] Los péptidos digeridos se depositan en una placa MALDI, se cocristalizan con una matriz (principalmente ácido α-ciano-4-hidroxicinámico , CHCA); un láser excita e ioniza la matriz, luego se mide su tiempo de viaje a través de un tubo de vacío y se convierte en un espectro de relaciones m/z e intensidades. [ 73 ]

Dado que solo se caracterizan los patrones de picos, no las secuencias completas de aminoácidos de los péptidos digeridos, se necesitan marcadores peptídicos para la coincidencia de patrones y la identificación de proteínas antiguas. [ 72 ] En contextos arqueológicos, MALDI-ToF se ha utilizado de forma rutinaria para huesos y colágenos en un campo conocido como ZooMS (zooarqueología por espectrometría de masas). [ 2 ]

LC-MS/MS es otro enfoque ampliamente utilizado. Es una técnica analítica potente para separar, secuenciar y cuantificar mezclas complejas de proteínas. [ 74 ] El primer paso en LC-MS/MS es la cromatografía líquida. Las mezclas de proteínas se separan en una fase móvil líquida utilizando una columna estacionaria. [ 75 ] La forma en que los analitos líquidos interactúan con una fase estacionaria depende de su tamaño, carga, hidrofobicidad y afinidad. [ 76 ] Estas diferencias dan lugar a distintos tiempos de elución y retención (cuando un componente de una mezcla sale de una columna). Después de la separación cromatográfica, los componentes de las proteínas se ionizan y se introducen en los espectrómetros de masas. [ 77 ] Durante un primer escaneo de masas (MS1), se miden las relaciones m/z de los iones precursores. Los precursores seleccionados se fragmentan aún más y las relaciones m/z de los iones fragmento se determinan en un segundo escaneo de masas (MS2). Existen diferentes métodos de fragmentación, por ejemplo, la disociación por trampa C de alta energía (HCD) y la disociación inducida por colisión (CID), pero los iones b e y son frecuentemente el objetivo. [ 78 ]

Los motores de búsqueda y las herramientas de software se utilizan a menudo para procesar datos MS/MS antiguos, incluidos MaxQuant, Mascot y PEAKS. [ 79 ] [ 80 ] [ 81 ] Los datos de secuencia de proteínas se pueden descargar de bancos de genes públicos ( UniProt / NCBI ) y exportar como archivos FASTA para algoritmos de secuenciación. [ 13 ] Recientemente, los motores de búsqueda abiertos como MetaMorpheus, pFind y Fragpipe han recibido atención, porque permiten identificar todas las modificaciones asociadas con coincidencias espectrales de péptidos (PSM). [ 82 ] [ 83 ] [ 84 ]

La secuenciación de novo también es posible para el análisis de espectros MS/MS antiguos. Es una técnica de secuenciación que ensambla secuencias de aminoácidos directamente a partir de espectros sin bases de datos de referencia. [ 85 ] Los avances en el aprendizaje profundo también han llevado al desarrollo de múltiples pipelines como DeNovoGUI, DeepNovo2 y Casanovo. [ 86 ] [ 87 ] [ 88 ] Sin embargo, puede ser difícil evaluar los resultados de las secuencias de novo y puede ser necesaria la optimización para proteínas antiguas para minimizar los falsos positivos y el sobreajuste. [ 1 ]

Aplicaciones

Paleoproteomas

  • Huesos. Los huesos antiguos son uno de los paleoproteomas más caracterizados e icónicos. Se han secuenciado proteomas de huesos antiguos de homininos , humanos, mamuts , moas y rinocerontes ahora extintos . [ 89 ] [ 90 ] [ 3 ] [ 91 ] [ 92 ] [ 93 ] Los colágenos fibrilares son las proteínas más abundantes en los huesos modernos; de manera similar, los colágenos de tipo 1 y III también son comunes en el registro arqueológico. [ 31 ] Si bien los huesos modernos contienen alrededor del 10 % de proteínas no colagenosas (PNC), se han registrado varias PNC, incluyendo osteocalcina , biglicano y lumicano . [ 92 ] En general, las PNC son excelentes objetivos para estudiar la historia de la evolución, ya que tienen tasas de recambio más altas que los huesos. [ 31 ] Dada la abundancia de proteomas óseos antiguos, se dispone de un flujo de trabajo proteómico ascendente conocido como SPIN (Species by Proteome INvestigation) para el análisis de alto rendimiento de 150 millones de huesos de mamíferos. [ 94 ]
  • Dientes. El esmalte dental es uno de los tejidos más duros y mineralizados del cuerpo humano, ya que está compuesto principalmente por cristales de hidroxiapatita. [ 95 ] Si bien el proteoma del esmalte es pequeño, las amelogeninas antiguas y otras proteínas relevantes para los ameloblastos suelen estar bien conservadas en un sistema mineralizado y cerrado. [ 31 ] Las proteínas antiguas del esmalte son útiles cuando el ADN antiguo u otras proteínas no sobreviven, y se han analizado para comprender las especies extintas y la evolución. [ 96 ] [ 97 ]
  • Conchas. Las conchas arqueológicas también contienen ricos palaoproteomas. [ 98 ] Al igual que el esmalte dental, son sistemas más o menos cerrados que aíslan proteínas del agua u otras fuerzas de degradación. [ 1 ] La estratiocalcina-1 y -2 se han identificado con certeza en muestras de cáscara de huevo de avestruz de 3,8 Ma en el sitio de Laetoli en Tanzania. [ 32 ] Estas lectinas de tipo C están asociadas con la biomineralización y también se encuentran en cáscaras de aves grandes extintas recolectadas en Australia. [ 4 ]  Dada la antigüedad de la cáscara de huevo de avestruz, se verificó mediante una combinación de seis métodos: replicación analítica (mismas muestras analizadas en diferentes laboratorios), racemización de aminoácidos (relaciones D/L), análisis de arrastre (lavados antes y después de la inyección para evaluar el grado de arrastre en espectrómetros de masas), patrones de daño (desamidación/oxidación/fosforilación/amidación/descomposición) y estudios de aDNA. [ 32 ] Estos procedimientos independientes garantizan la autenticidad de las secuencias de péptidos más antiguas.

Otras mezclas complejas

  • Cerámica y costras de alimentos. Se han caracterizado diversas proteínas dietéticas antiguas a partir de cerámica y costras de alimentos asociadas (depósitos carbonizados y de calcita en recipientes cerámicos). [ 7 ] Las proteínas beta-lactoglobulina de la leche de vaca, oveja y cabra son predominantes en este contexto, pero también hay caseínas de la leche (alfa-, beta- y kappa-caseína), hemoglobinas de sangre animal y una amplia gama de proteínas vegetales ( gluteninas de trigo , hordeínas de cebada , leguminosas y otras proteínas de almacenamiento de semillas). [ 99 ] [ 100 ] [ 101 ] La identificación de estos alimentos antiguos puede utilizarse para comprender cómo se preparaban, cocinaban y consumían los alimentos en el pasado. También es evidente que la cerámica arqueológica y las costras de alimentos son mezclas complejas que contienen metaproteomas (múltiples proteomas). [ 1 ]

Desafíos analíticos

Si bien la paleoproteómica es una herramienta útil para una amplia gama de preguntas de investigación, existen algunos desafíos analíticos que impiden que el campo alcance su máximo potencial. El primer problema es la preservación. La unión a minerales parece estabilizar las proteínas, pero este es un proceso complejo y dinámico que no se ha investigado sistemáticamente en diferentes contextos arqueológicos y funerarios. [ 12 ] [ 32 ]

El muestreo destructivo es otro problema que puede causar daños irreparables a los materiales arqueológicos. Si bien se están desarrollando métodos de muestreo mínimamente destructivos o no destructivos para pergaminos, huesos, tejidos momificados y cueros, no está claro si son adecuados para otros tipos de restos, como cálculos dentales, cerámica y costras de alimentos. [ 102 ] [ 103 ] [ 104 ]

Es igualmente difícil extraer proteínas unidas a minerales debido a su baja abundancia, extensa degradación y, a menudo, fuertes interacciones intermoleculares (enlaces de hidrógeno, dispersión, interacciones ión-dipolo y dipolo-dipolo) con la matriz mineral. [ 105 ] Las proteínas antiguas también varían en sus estados de conservación, hidrofobicidad, solubilidad y valores de pH óptimos; aún se requiere desarrollo metodológico para maximizar la recuperación de proteínas. [ 106 ] [ 107 ]

La identificación de proteínas antiguas sigue siendo un desafío, porque los algoritmos de búsqueda en bases de datos no están optimizados para proteínas antiguas dañadas y de baja intensidad, lo que aumenta las probabilidades de falsos positivos y falsos negativos. [ 12 ] También existe el problema de los proteomas oscuros (regiones de proteínas desconocidas que no se pueden secuenciar); aproximadamente entre el 44 y el 54 % de las proteínas en eucariotas como animales y plantas son oscuras. [ 108 ] Las bases de datos de referencia también están sesgadas hacia organismos modelo como levaduras y ratones , [ 109 ] y los datos de secuencia actuales pueden no cubrir todos los materiales arqueológicos.  

Por último, si bien la desaminación de citosina (conversión de citosina en uracilo con el tiempo, lo que provoca lecturas erróneas) se ha utilizado ampliamente en la autenticación de ADN antiguo, no existen procedimientos estandarizados para autenticar proteínas antiguas. [ 61 ] [ 110 ] [ 111 ] Este problema de autenticación se destaca en la afirmación de identificación de péptidos de colágeno de Brachylophosaurus canadensis ( hadrosaurio ) de 78 Ma y Tyrannosaurus rex de 68 Ma . [ 112 ] [ 113 ] La falta de modificaciones postraduccionales y los estudios experimentales subsiguientes demuestran que estas secuencias pueden derivarse de biopelículas bacterianas , la contaminación cruzada de muestras de control o procedimientos de laboratorio modernos. [ 114 ]

Direcciones futuras

A pesar de los importantes desafíos analíticos, la paleoproteómica está en constante evolución y adoptando nuevas tecnologías. La espectrometría de masas de alto rendimiento más reciente, por ejemplo, TimsToF (movilidad iónica atrapada-tiempo de vuelo) en modo DIA (adquisición independiente de datos) puede ayudar con la separación, selección y resolución de datos MS/MS antiguos. [ 1 ] Los nuevos protocolos de extracción, como los procedimientos asistidos por DES ( disolvente eutéctico profundo ), pueden aumentar la cantidad y los tipos de paleoproteomas extraídos. [ 115 ] Las herramientas de identificación también están mejorando gracias al progreso de la bioinformática, el aprendizaje automático y la inteligencia artificial. [ 116 ] [ 117 ]

Herramientas útiles

Depósitos públicos de datos brutos

  • Base de datos de identificación PRIDE-PROteomics
  • Entorno virtual interactivo de espectrometría de masas MassIVE

Bases de datos de referencia

  • UniProt
  • NCBI, Centro Nacional de Información Biotecnológica
  • MaxQuant
  • Mascota
  • Alfapéptido
  • pFind
  • Fragpipe
  • MetaMorpheus

Programas de novo

  • PICOS
  • DeNovoGUI
  • Casanovo

Véase también

Lecturas adicionales

  • Paleoproteómica
  • Análisis de proteínas antiguas en arqueología
  • Una guía para estudios antiguos sobre proteínas.
  • Biomoléculas antiguas e inferencia evolutiva.
  • Descifrando los antiguos palimpsestos de proteínas

Páginas de Wikipedia

Referencias

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