Study on Palaeolithic Aminal Bones by Protein Archaeology

• Project Area: Cultural history of PaleoAsia -Integrative research on the formative processes of modern human cultures in Asia
• Project/Area Number: 17H05130
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Humanities and Social Sciences
• Research Institution: Nara Women's University
• Principal Investigator: 中沢 隆 奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (30175492)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2018: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2017: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: タンパク質科学 / 質量分析学 / コラーゲン / 新石器時代 / 動物考古学 / アミノ酸配列解析 / 翻訳後修飾 / 動物種の同定 / 旧石器時代 / 先史時代 / タンパク質考古学 / 動物骨 / 西アジア / 古代文明 / 質量分析

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、旧石器時代から新石器時代にかけての新・旧人類の交代劇や狩猟、牧畜、農耕といった人類の動物利用に関する文化史を解明する上で必要な、動物種の正確な判定によって本領域の研究に貢献することが求められている。旧石器時代の動物骨ではDNAが分解によって失われていることが多く、動物種の判定にはタンパク質として残存する可能性が最も高いコラーゲンのアミノ酸配列解析が有効である。骨に含まれるI型コラーゲンが経年劣化を受けにくい最大の理由は、2本のα-1鎖と1本のα-2鎖が絡まりあった強固な3重鎖構造にあると考えられる。それにもかかわらず、平成29年度に行なったヨルダンのTor Hamar遺跡から出土した約5万年前の動物骨からはコラーゲンが全く検出されなかった。本年度は、同じTor Hamar遺跡の3万から3万5千年前の動物の歯についてコラーゲンの抽出と動物種の判定を試み、従来の約6倍に試料の量を増やし、質量分析もMALDI法に加えてnanoLC/ESI-MS/MS法を用いることで15の資料中4つの検体からコラーゲン由来のペプチドを得ることができた。そのうち資料JQ-T15の歯からヤギに特異的なペプチドを得たため、この歯については動物種がほぼ確定した。この分析を行うにあたって、質量分析によるアミノ酸配列解析において残基質量（113 Da）がロイシンとイソロイシンと等しいヒドロキシプロリン（Hyp）を判別するために、Hypやセリン（Ser）などのOH基を無水酢酸ーギ酸混合液でホルミル化し、質量を28 Da（CO分）増加させる方法を開発した。この方法は、最初に試みたアゼルバイジャンのギョイテペ遺跡から発掘された8千年前のヒツジとヤギの骨で有効であることが明らかとなり、3万から3万5千年前のコラーゲンにも有効であったことから、今後より年代を遡る考古遺物中の動物骨（歯）への適用が期待できる。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] George Washington University(米国)
• [Journal Article] Pyridoxal enzyme provides an architecture for the sigmatropic rearrangement (2018)
  • Author(s): 佐藤 暖・中沢 隆（研究協力者）・原田 繁
  • Journal Title: 生化学 Volume: 90 Issue: 6 Pages: 791-796
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2018.900791
  • ISSN: 0037-1017
  • Year and Date: 2018-12-25
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] タンパク質の質量分析と考古学 (2018)
  • Author(s): 中沢 隆（研究協力者）
  • Journal Title: J. Mass Spectrom. Soc. Jpn Volume: 66 Issue: 6 Pages: 214-217
  • DOI: 10.5702/massspec.s18-43
  • NAID: 130007530997
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Analysis of the archaeological specimens with protein chemistry and mass spectrometry to address the issues of ancient culture and civilization (2018)
  • Author(s): Nakazawa Takashi
  • Journal Title: Impact Volume: 2018 Issue: 8 Pages: 69-71
  • DOI: 10.21820/23987073.2018.8.69
  • Open Access
• [Journal Article] 旧石器時代の動物骨に関するタンパク質考古学的研究 (2018)
  • Author(s): 中沢 隆
  • Journal Title: 考古学ジャーナル Volume: 708 Pages: 35-38
• [Journal Article] X-Ray snapshots of a pyridoxal enzyme: a catalytic mechanism involving concerted [1,5]-hydrogen sigmatropy in methionine γ-lyase (2017)
  • Author(s): Sato, D., T. Shiba, T. Karaki, W. Yamagata, T. Nozaki, T. Nakazawa（研究協力者）, and S. Harada
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Issue: 1 Pages: 4874-4874
  • DOI: 10.1038/s41598-017-05032-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Mass spectrometry of collagen preserved in Neolithic animal bones for the identification of species (2018)
  • Author(s): Takashi Nnakazawa, Mao Karino, Saiji Arai, Keiko Ohnishi, Kazuki Kawahara, Yoko Taniguchi, Akira Tsuneki, Seiji Kadowaki, Yoshihiro Nishiaki
  • Organizer: 66th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification of Animal Species by Mass Spectrometry of Collagen Preserved in Neolithic and Paleolithic Bone Specimens (2018)
  • Author(s): Takashi Nakazawa, Momoko Osawa, Kana Matsuo, Mako Inuzuka, Yuki Ito, Seiji Kadowaki, Yoshihiro Nishiaki
  • Organizer: PaleoAsia2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Amino acid sequencing of collagen extracted from archaeological samples for the identification of animal species by mass spectrometry (2018)
  • Author(s): Mako Inuzuka, Yuki Ito, Momoko Osawa, Kana Matsuo, Mao Karino, Seiji Kadowaki, Yoshihiro Nishiaki, Takashi Nakazawa
  • Organizer: 第91回日本生化学会大会
• [Presentation] アゼルバイジャンから出土した新石器時代のヤギおよびヒツジの骨に含まれるコラーゲンの質量分析 (2018)
  • Author(s): 中沢 隆, 門脇誠二, 西秋良宏
  • Organizer: パレオアジア第6回研究大会
• [Presentation] 動物骨および皮革など考古学資料から抽出したコラーゲンの質量分析による動物種の同定 (2018)
  • Author(s): 中沢 隆
  • Organizer: パレオアジア第5回研究大会
• [Presentation] Characterization of degradation profile of collagen in archaeological specimens by mass spectrometry (2017)
  • Author(s): Karino, M., Kawahara, K., Kadowaki, S., Taniguchi, Y., Tsuneki, A., Moini, M., Nakazawa, T.
  • Organizer: 64th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Characterization of degradation profile of collagen in archaeological bone specimens (2017)
  • Author(s): Takashi Nakazawa
  • Organizer: 64th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 2,000年から40,000年前の動物骨に含まれているコラーゲンのタンパク質考古学的研究 (2017)
  • Author(s): 中沢 隆、苅野茉央
  • Organizer: 文部科学省科学研究費補助金・新学術領域研究2016-2020：パレオアジア文化史学第3回研究大会』
• [Presentation] 経年劣化した動物骨に残存するコラーゲンの質量分析による動物種の特定 (2017)
  • Author(s): 中沢 隆
  • Organizer: 文部科学省科学研究費補助金・新学術領域研究2016-2020：パレオアジア文化史学第4回研究大会』
• [Presentation] Mass spectrometry of collagen in 8,000-year-old animal bones to characterize deterioration (2017)
  • Author(s): Karino, M., Ito, Y., Inuduka, M., Kadowaki, S., Nishiaki, Y., Nakazawa, T.
  • Organizer: ConBio2017 (Consortium of Biological Sciences 2017) 90th Annual Meeting of the Japanese Biochemical Society