sul DNA antico - centridiricerca.unicatt.it · Nuovi metodi di analisi neglianalisi negli studi sul...
Transcript of sul DNA antico - centridiricerca.unicatt.it · Nuovi metodi di analisi neglianalisi negli studi sul...
Nuovi metodi di analisi negli studiNuovi metodi di analisi negli studi sul DNA antico
David CaramelliDipartimento di Biologia Evoluzionistica Laboratori di Antropologia Unità di Antropologia Molecolare /Paleogenetica Università di FirenzeUnità di Antropologia Molecolare /Paleogenetica, Università di [email protected]
Piacenza 2012
sviluppare un percorso che va dalsviluppare un percorso che va dalrecupero del reperto aglip p gesperimenti in laboratorio ell’i t t i i d i d tiall’interpretazioni dei dati
2005
Illumina GA2 ~108 fragments per run
2004
2010
454 GS20~105 fragments per run
ABI 3730~102 fragments per run
O i t li il DNA dOvviamente analizzare il DNA da reperti antichi non è facile a causa
della degradazione del DNA
Che cosa è il DNA antico
Nel mezzo del cammin di nostra vitami ritrovai per una selva oscura ché la diritta via era smarrita Ah
Nel ------------------------------------------------------------------------------selva oscura ché la diritta via era smarrita
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 morte;
Ah quanto a dir qual era è cosa - ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Tant è amara che poco è più morte;
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,
-----------------------------------------------------------------è più morte; ma per trattar del ben ch'i' vi trovai, dirò de l'altre cose ch'i' v'ho scorte. ------------
tant'era pien di sonno a quel punto che la verace via abbandonai.
------------------------------------------------------che la verace via abbandonai.
DNA moderno DNA antico
Nel mezzo del cammin di nostra vitami ritrovai per una selva oscura ché la 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 pensierrinova la paura! Tant'è amara che poco è iù d l b h'i' è più morte; 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' scorte. Io non so ben ridir com i v'intrai, tant'era pien di sonno a quel punto che la verace via abbandonai.p
Nel ------------------------------------------------------------------------------selva oscura ché la diritta via era smarrita Ah quanto a dir qual era è cosa - --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
è più ---------------------------------------------è più morte; ma per trattar del ben ch'i' vi trovai, dirò de l'altre cose ch'i' v'ho v , vscorte. ------------------------------------------------------------------che la verace via abbandonai.
Nel ------------------------------------------------------------------------------selva oscura ché la diritta via era smarrita Ah quanto a dir qual era è cosa - --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
è più ---------------------------------------------è più morte; ma per trattar del ben ch'i' vi trovai, dirò de l'altre cose ch'i' v'ho v , vscorte. ------------------------------------------------------------------che la verace via abbandonai.
l I i h ' h I ' ifNel - Imagine there's no heaven It's easy 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 Ah quanto a dir qual era è cosa A q q- ولو ترى اذ المجرمون * ثم الى ربكم ترجعون
عند ربھم ربنا ابصرنا وسـمعنا رؤوسھم è 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 seranon far rumore ti addormenti di sera ti risvegli con il sole sei chiara come un'alba sei fresca come l'ariaun alba sei fresca come l aria___________
che la verace via abbandonai.
l I i h ' h I ' ifNel - Imagine there's no heaven It's easy 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 Ah quanto a dir qual era è cosa A q q- ولو ترى اذ المجرمون * ثم الى ربكم ترجعون
عند ربھم ربنا ابصرنا وسـمعنا رؤوسھم è 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 seranon far rumore ti addormenti di sera ti risvegli con il sole sei chiara come un'alba sei fresca come l'ariaun alba sei fresca come l aria___________
che la verace via abbandonai.
l I i h ' h I ' ifNel - Imagine there's no heaven It's easy 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 Ah quanto a dir qual era è cosa A q q- ولو ترى اذ المجرمون * ثم الى ربكم ترجعون
عند ربھم ربنا ابصرنا وسـمعنا رؤوسھم è 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 seranon far rumore ti addormenti di sera ti risvegli con il sole sei chiara come un'alba sei fresca come l'ariaun alba sei fresca come l aria___________
che la verace via abbandonai.
l I i h ' h I ' ifNel - Imagine there's no heaven It's easy 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 Ah quanto a dir qual era è cosa A q q- ولو ترى اذ المجرمون * ثم الى ربكم ترجعون
عند ربھم ربنا ابصرنا وسـمعنا رؤوسھم è 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 seranon far rumore ti addormenti di sera ti risvegli con il sole sei chiara come un'alba sei fresca come l'ariaun alba sei fresca come l 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 partenzapartenza
Problema delle contaminazioni cheProblema delle contaminazioni che possono portare a dei falsi risultati
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 directlyexcavated and if we don’t known the taphonomic history
How to work with the classical approach
Homo sapiens Neandertal
Taphonomic TaphonomicTaphonomichistory
Taphonomic history
Loci Loci
Sequences
Loci
mtDNA nDNAmtDNA, nDNA
Sequences comparing
Sequencescomparing
Recovering ancestral alleles
Ok Ok?
Ok ?Ok ?
1
0
H. erectus
H. antecessor
H. heidelbergensis
H. neanderthalensis
H. sapiensH. floresiensis 100.000 ybp
2
1P. robustus
P. boisei
Au. habilis Au. rudolfensis
H. ergaster
H. antecessor
Au. garhi
K. platyops 4
3
Au. afarensis
Au. bahrelghazali
Au. africanus
P. aethiopicus
4Ar. ramidus
Au. anamensis
5 Ar. kadabba
Pre-modern HomoAnatomically modern Homounknown
6
7
O. tugenensis Transitional hominins
Archaic homininsMegadont archaic hominins
7
8
S. tchadensis Archaic homininsPossible and probable early hominins
Millions of Years Ago
dDouble – stranded aDNA
Library MeltingsstDNA recoveryAdapters
ligation
A B
Libraryimmobilization
Melting
3’5’
3’5’
recovery
5’‐Biotin
Capture Beads
BA3’5’
sstDNA
Capture
Amplification primer
sstDNA Quantitation
Em lsion PCRPTP Bead Deposition
Pyrosequencing
Emulsion PCR
Beads Recovery and CountEnrichment
and priming
454/Roche NGS procedure
Double – stranded aDNA
Adaptor ligation Bridge gamplification
DNA polymerase
Surface immobilization
Cluster generation
g tc
ag
t
c
agt
a
c CTRsequencing generationa
c ta
sequencing
Illumina sample procedure
Discarded aspecific f tStarting DNA fragments
SeqCapMicroarray
Washing
NGS library preparation Hybridization
elution
Enriched library
NGS work flow
library
Figure 4. Nimblegen sequence capture workflow
Thi d G ti S i
Company Name TGS sequencing chemistry
Third Generation Sequencers, an overview
Co pa y a e GS seque c g c e st y
Helicos Genetic Analysis Platform Virtual Terminator nucleotides
A h d DNA l Z dPacific Biosciences Anchored DNA polymerase+Zero-mode waveguide (ZMW)
VisiGen Biotechnologies Modified DNA polymerase + Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET)g Resonance Energy Transfer (FRET)
• Halcyon Molecular• ZS Genetics Transmission Electron Microscopy (TEM)
difi d h l i +Oxford Nanopore
modified α-hemolysin pore +Measure of Ionic current