Datation des acides aminés - Amino acid dating

La datation aux acides aminés est une technique de datation utilisée pour estimer l'âge d'un spécimen en paléobiologie , paléontologie moléculaire , archéologie , science médico-légale , taphonomie , géologie sédimentaire et autres domaines. Cette technique relie les changements dans les molécules d' acides aminés au temps écoulé depuis leur formation.

Tous les tissus biologiques contiennent des acides aminés . Tous les acides aminés à l'exception de la glycine (le plus simple) sont optiquement actifs , ayant un stéréocentre à leur atome -C . Cela signifie que l'acide aminé peut avoir deux configurations différentes, "D" ou "L" qui sont des images miroir l'une de l'autre. À quelques exceptions importantes près, les organismes vivants conservent tous leurs acides aminés dans la configuration « L ». Lorsqu'un organisme meurt, le contrôle de la configuration des acides aminés cesse et le rapport D à L passe d'une valeur proche de 0 à une valeur d'équilibre proche de 1, un processus appelé racémisation . Ainsi, mesurer le rapport de D à L dans un échantillon permet d'estimer depuis combien de temps le spécimen est mort.

Facteurs affectant la racémisation

La vitesse à laquelle la racémisation se déroule dépend du type d'acide aminé et de la température moyenne, de l'humidité, de l'acidité ( pH ) et d'autres caractéristiques de la matrice englobante . De plus, les seuils de concentration D/L semblent se produire sous forme de diminutions soudaines du taux de racémisation. Ces effets restreignent les chronologies des acides aminés aux matériaux ayant des antécédents environnementaux connus et/ou des intercomparaisons relatives avec d'autres méthodes de datation.

Les historiques de température et d'humidité des microenvironnements sont produits à un rythme toujours croissant à mesure que les technologies progressent et que les technologues accumulent des données. Ceux-ci sont importants pour la datation des acides aminés car la racémisation se produit beaucoup plus rapidement dans des conditions chaudes et humides que dans des conditions froides et sèches. Les études dans les régions tempérées à froides sont beaucoup plus courantes que les études tropicales, et le froid constant du fond océanique ou l'intérieur sec des os et des coquillages ont le plus contribué à l'accumulation de données de datation de racémisation. En règle générale, les sites avec une température annuelle moyenne de 30 °C ont une portée maximale de 200 ka et une résolution d'environ 10 ka ; les sites à 10 °C ont une tranche d'âge maximale d'environ 2 Ma et une résolution généralement d'environ 20 % de l'âge ; à -10 °C, la réaction a un âge maximum d'environ 10 Ma et une résolution proportionnellement plus grossière.

Une forte acidité et une alcalinité légère à forte induisent des taux de racémisation considérablement accrus. En général, ils ne sont pas supposés avoir un grand impact dans l'environnement naturel, bien que les données téphrochronologiques puissent apporter un nouvel éclairage sur cette variable.

La matrice englobante est probablement la variable la plus difficile dans la datation des acides aminés. Cela inclut la variation du taux de racémisation entre les espèces et les organes, et est affecté par la profondeur de décomposition, la porosité et les effets catalytiques des métaux et minéraux locaux.

Acides aminés utilisés

L'analyse de racémisation classique tend à rapporter une D-alloisoleucine / L- isoleucine (rapport A/I ou D/L). Ce rapport d'acides aminés a l'avantage d'être relativement facile à mesurer et d'être chronologiquement utile tout au long du Quaternaire .

HPLC en phase inverse techniques peuvent mesurer jusqu'à 9 acides aminés utiles dans la géochronologie sur différentes échelles de temps sur un seul chromatogramme ( acide aspartique , l' acide glutamique , la sérine , l' alanine , l' arginine , la tyrosine , la valine , la phénylalanine , la leucine ).

Ces dernières années, des efforts ont été fructueux pour examiner séparément les acides aminés intracristallins, car il a été démontré qu'ils améliorent les résultats dans certains cas.

Applications

Les données de l'analyse géochronologique de la racémisation des acides aminés se sont accumulées depuis trente-cinq ans. L'archéologie , la stratigraphie , l' océanographie , la paléogéographie , la paléobiologie et la paléoclimatologie ont été particulièrement touchées. Leurs applications incluent la corrélation de datation, la datation relative, l'analyse du taux de sédimentation, les études de transport des sédiments, la paléobiologie de la conservation , la taphonomie et la moyenne temporelle, les déterminations du niveau de la mer et les reconstructions de l'histoire thermique.

La paléobiologie et l' archéologie ont également été fortement affectées. Les études sur les os, les coquillages et les sédiments ont beaucoup contribué aux archives paléontologiques, y compris celles relatives aux hominoïdes. La vérification du radiocarbone et d'autres techniques de datation par racémisation des acides aminés et vice versa a eu lieu. Le «remplissage» de larges plages de probabilité, comme avec les effets de réservoir de radiocarbone, a parfois été possible. Paléopathologie et sélection alimentaire, paléozoogéographie et indigénité, taxonomie et taphonomie , et études de viabilité de l'ADN abondent. La différenciation entre les os, les coquilles et les résidus cuits et non cuits est parfois possible. Les changements culturels humains et leurs effets sur les écologies locales ont été évalués à l'aide de cette technique.

La légère réduction de cette capacité de réparation au cours du vieillissement est importante pour les études de la longévité et des troubles de dégradation des tissus de la vieillesse, et permet de déterminer l'âge des animaux vivants.

La racémisation des acides aminés joue également un rôle dans les études de dégradation des tissus et des protéines, particulièrement utile dans le développement de méthodes de conservation muséales. Ceux-ci ont produit des modèles de détérioration de l'adhésif protéique et d'autres biopolymères et du développement concomitant du système de pores.

La science médico-légale peut utiliser cette technique pour estimer l'âge d'un cadavre ou d'un objet d'art afin d'en déterminer l'authenticité.

Procédure

L'analyse de racémisation des acides aminés consiste en la préparation de l'échantillon, l'isolement de l'acide aminé recherché et la mesure de son rapport D:L. La préparation des échantillons implique l'identification, l'extraction brute et la séparation des protéines en leurs acides aminés constitutifs, généralement par broyage suivi d'une hydrolyse acide. Le produit d' hydrolyse du dérivé d'acide aminé peut être combiné avec un fluorescent spécifique chiral , séparé par chromatographie ou électrophorèse , et le rapport d'acide aminé particulier D:L déterminé par fluorescence. Alternativement, l'acide aminé particulier peut être séparé par chromatographie ou électrophorèse, combiné avec un cation métallique , et le rapport D:L déterminé par spectrométrie de masse . La séparation chromatographique et électrophorétique des protéines et des acides aminés dépend de la taille moléculaire, qui correspond généralement au poids moléculaire et, dans une moindre mesure, de la forme et de la charge.

Les références

Liens externes

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