Nuovi metodi di analisi negli studi del DNA antico
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Nuovi metodi di analisi negli studi Nuovi metodi di analisi negli studi sul DNA antico David Caramelli Dipartimento di Biologia Evoluzionistica Laboratori di Antropologia Unità di Antropologia Molecolare /Paleogenetica Università di Firenze Unità di Antropologia Molecolare /Paleogenetica, Università di Firenze [email protected] Piacenza 2012 sviluppare un percorso che va dal recupero p del reperto p agli g esperimenti in laboratorio e all’interpretazioni ll’i t t i i dei d i dati d ti Il recupero Il recupero In In l b laboratorio i WO K LOW WORK FLOW + 2005 Illumina GA2 2004 ~108 fragments per run 2010 454 GS20 ~105 fragments per run ABI 3730 ~102 fragments per run PRIMER L PRIMER H PRIMER H Ovviamente analizzare il DNA da O i t li il DNA d reperti antichi non è facile a causa della degradazione del DNA Che cosa è il DNA antico Nel mezzo del cammin di nostra vita mi ritrovai per una selva oscura ché la diritta via era smarrita Ah quanto a dir qual era è cosa dura esta selva selvaggia e aspra e forte che nel pensier rinova la paura! Tant'èè amara che poco è più morte; Tant ma per trattar del ben ch'i' vi trovai, dirò de l'altre cose ch'i' v'ho scorte. Io non so ben ridir com'i' v'intrai, tant'era pien di sonno a quel punto che la verace via abbandonai. DNA moderno Nel -----------------------------------------------------------------------------selva oscura ché la diritta via era smarrita Ah quanto a dir qual era è cosa - -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------è più morte; ma per trattar del ben ch'i' vi trovai, dirò de l'altre cose ch'i' v'ho scorte. ----------------------------------------------------------------che la verace via abbandonai. DNA antico Nel mezzo del cammin di nostra vita mi ritrovai per una selva oscura ché la diritta via era smarrita Ah quanto a dir qual era è cosa dura esta selva selvaggia e aspra e forte che nel pensier rinova la paura! Tant'è amara che poco è più iù morte; ma per trattar del d l ben b ch'i' h'i' vi trovai, dirò de l'altre cose ch'i' v'ho scorte Io non so ben ridir com'i' scorte. com i v'intrai, tant'era pien di sonno a quel ppunto che la verace via abbandonai. Nel -----------------------------------------------------------------------------selva oscura ché la diritta via era smarrita Ah quanto a dir qual era è cosa - --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------èè più morte; ma per trattar del ben ch'i' vi trovai, v , dirò de l'altre cose ch'i' vv'ho scorte. -----------------------------------------------------------------che la verace via abbandonai. Nel -----------------------------------------------------------------------------selva oscura ché la diritta via era smarrita Ah quanto a dir qual era è cosa - --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------èè più morte; ma per trattar del ben ch'i' vi trovai, v , dirò de l'altre cose ch'i' vv'ho scorte. -----------------------------------------------------------------che la verace via abbandonai. Nell - Imagine there's no heaven It's easy if I i h ' h I' if you try No hell below us Above us only sky , Imagine all the people Living for today... -Imagine all the people Living for today ------------------------------selva oscura ché la diritta via era smarrita A Ah qquanto a dir qual q era è cosa - ثم الى ربكم ترجعون * ولو ترى اذ المجرمون رؤوسھم عند ربھم ربنا ابصرنا وسـمعناè più morte; ma per trattar del ben ch'i' vi trovai, dirò de l'altre cose ch'i' v'ho scorte. Respiri piano per non far rumore ti addormenti di sera non far rumore ti addormenti di sera ti risvegli con il sole sei chiara come un'alba un alba sei fresca come l sei fresca come l'aria aria___________ che la verace via abbandonai. Nell - Imagine there's no heaven It's easy if I i h ' h I' if you try No hell below us Above us only sky , Imagine all the people Living for today... -Imagine all the people Living for today ------------------------------selva oscura ché la diritta via era smarrita A Ah qquanto a dir qual q era è cosa - ثم الى ربكم ترجعون * ولو ترى اذ المجرمون رؤوسھم عند ربھم ربنا ابصرنا وسـمعناè più morte; ma per trattar del ben ch'i' vi trovai, dirò de l'altre cose ch'i' v'ho scorte. Respiri piano per non far rumore ti addormenti di sera non far rumore ti addormenti di sera ti risvegli con il sole sei chiara come un'alba un alba sei fresca come l sei fresca come l'aria aria___________ che la verace via abbandonai. Nell - Imagine there's no heaven It's easy if I i h ' h I' if you try No hell below us Above us only sky , Imagine all the people Living for today... -Imagine all the people Living for today ------------------------------selva oscura ché la diritta via era smarrita A Ah qquanto a dir qual q era è cosa - ثم الى ربكم ترجعون * ولو ترى اذ المجرمون رؤوسھم عند ربھم ربنا ابصرنا وسـمعناè più morte; ma per trattar del ben ch'i' vi trovai, dirò de l'altre cose ch'i' v'ho scorte. Respiri piano per non far rumore ti addormenti di sera non far rumore ti addormenti di sera ti risvegli con il sole sei chiara come un'alba un alba sei fresca come l sei fresca come l'aria aria___________ che la verace via abbandonai. Nell - Imagine there's no heaven It's easy if I i h ' h I' if you try No hell below us Above us only sky , Imagine all the people Living for today... -Imagine all the people Living for today ------------------------------selva oscura ché la diritta via era smarrita A Ah qquanto a dir qual q era è cosa - ثم الى ربكم ترجعون * ولو ترى اذ المجرمون رؤوسھم عند ربھم ربنا ابصرنا وسـمعناè più morte; ma per trattar del ben ch'i' vi trovai, dirò de l'altre cose ch'i' v'ho scorte. Respiri piano per non far rumore ti addormenti di sera non far rumore ti addormenti di sera ti risvegli con il sole sei chiara come un'alba un alba sei fresca come l sei fresca come l'aria aria___________ che la verace via abbandonai. Quindi è molto complicato studiare il DNA antico ma non impossibile ! DNA antico ma non impossibile ! Qualità del materiale biologico di partenza Problema delle contaminazioni che Problema delle contaminazioni che possono portare a dei falsi risultati Ancient DNA lab Classical approach: PCR, Cloning, and sequencing Classical approach: PCR, Cloning, and sequencing Limits: Ancient Human DNA Only a maximum of several thousand base pairs A big amount of fossil material in the DNA extraction Humans : a lot of problems if the sample is not directly excavated and if we don’t known the taphonomic history How to work with the classical approach Homo sapiens Neandertal Taphonomic history Taphonomic Taphonomic history Loci mtDNA, nDNA Sequences comparing Loci mtDNA Ok nDNA Sequences comparing Ok? Recovering ancestral alleles Ok ? Ok ? II dati e d i le analisi le analisi 0 H. sapiens H. heidelbergensis 100.000 ybp H. erectus H. neanderthalensis 1 H. floresiensis H. antecessor H. antecessor Au. habilis 2 Au. rudolfensis H. ergaster P. robustus Au. garhi P. aethiopicus Au. bahrelghazali 3 Au. africanus K. platyops 4 5 6 7 P. boisei unknown Anatomically modern Homo Pre-modern Homo Transitional hominins Megadont archaic hominins Archaic hominins Possible and probable early hominins 8 Millions of Years Ago Au. afarensis Au. anamensis Ar. ramidus Ar. kadabba O. tugenensis S. tchadensis Homo floresiensis Homo sapiens Homo neandertalensis Homo erectus Homo heidelbergensis Homo heidelbergensis Homo floresiensis Homo erectus Homo sapiens Homo neandertalensis Desinova Tanto interesse nei confronti dei Neandertaliani Interazioni con Homo sapiens: culturali genetiche Il loro scheletro DOVE VIVEVANO THE NEANDERTAL WORLD (250,000 ‐ 28,000 YBP) Ma chi erano i Neandertal ? Parlavano come noi? Fisicamente come erano? NGS (NEW GENERATION SEQUENICING) (NEW GENERATION SEQUENICING) REVOLUTIONS A B NGS approach Classical approach + 2005 Illumina GA2 ~10 108 fragments per run 2010 454 GS20 ~105 fragments per run Double – stranded aDNA Adapters d ligation A sstDNA recovery Melting Melting Library immobilization 3’ 5’ 5’ B 3’ 5’‐Biotin 5’ A 3’ B Capture Beads Capture Amplification primer Pyrosequencing sstDNA sstDNA Quantitation PTP Bead Deposition Em lsion PCR Emulsion PCR Enrichment and priming 454/Roche NGS procedure Beads Recovery and Count Double – stranded aDNA Adaptor ligation Bridge g amplification DNA polymerase Surface immobilization g t c a c g t a g t a c c t a Illumina sample procedure CTR sequencing Cluster generation Improvement of NGS work flow NGS work flow MIS CODING LESION MIS CODING LESION Primer extension capture Discarded aspecific f fragments t Starting DNA NGS library preparation Hybridization SeqCap Microarray Washing elution Enriched library NGS work flow Figure 4. Nimblegen sequence capture workflow Figure 5. Agilent SureSelect sequence capture workflow Possibile mescolamento DENISOVA Homo sapiens Homo neandertalensis Desinova Thi d Generation Sequencers, an Third G ti S overview i Company Co pa y Name a e TGS GS sequencing seque c g c chemistry e st y Helicos Genetic Analysis Platform Virtual Terminator nucleotides Pacific Biosciences A h d DNA polymerase+Zero-mode Anchored l Z d waveguide (ZMW) VisiGen Biotechnologies g Modified DNA polymerase + Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) • Halcyon Molecular • ZS Genetics Transmission Electron Microscopy (TEM) Oxford Nanopore modified difi d α-hemolysin h l i pore + Measure of Ionic current www.ancientdna.it
![mutazioni genetiche [al DNA] effetti evolutivi [fetali] effetti tardivi](http://s1.studylibit.com/store/data/004205334_1-d8ada56ee9f5184276979f04a9a248a9-300x300.png)
![ESTRAZIONE DNA DI BANANA [modalità compatibilità]](http://s1.studylibit.com/store/data/004790261_1-44f24ac2746d75210371d06017fe0828-300x300.png)
![(Microsoft PowerPoint - PCR.ppt [modalit\340 compatibilit\340])](http://s1.studylibit.com/store/data/001402582_1-53c8daabdc15032b8943ee23f0a14a13-300x300.png)
