Caratteristiche del DNA antico. Come si effettua uno studio sul DNA antico. Il laboratorio di paleogenetica. Tecniche biomolecolari tradizionali e di nuova generazione per lo studio di reperti antichi. Analisi bioinformatiche per la ricostruzione delle sequenze di DNA.
Materiali forniti dalla docente (slides e articoli scientifici).
David Caramelli. Antropologia Molecolare - Manuale di base. Firenze University Press 2009
David Caramelli & Martina Lari. Il DNA antico: metodi di analisi e applicazioni. Angelo Pontecorboli 2004
Mark Stoneking. An Introduction to Molecular Anthropology. Wiley-Blackwell 2016
Obiettivi Formativi
Conoscenze:
Analisi genetiche su reperti antichi e di DNA degradato per studi di carattere filogenetico, evolutivo, popolazionistico e applicativo.
Competenze acquisite:
Funzionamento delle metodologie di estrazione, quantificazione, amplificazione e sequenziamento del DNA da campioni degradati; metodologie per sequenziamento di nuova generazione (Next Generation Sequencing, NGS); approcci bionformatici per la ricostruzione e l’analisi dei dati.
Capacità acquisite al termine del corso:
Flusso di lavoro dalla preparazione del campione alla determinazione delle sequenze delle molecole in esso contenute; utilizzo di tecnologie biomolecolari e di analisi bioinformatica atte alla caratterizzazione di genomi antichi.
Prerequisiti
Insegnamenti contenenti i prerequisiti (vincolanti e/o consigliati)
Numero di ore totali del corso: 150
Numero di ore per studio personale e altre attività formative di tipo individuale: 102
Numero di ore relative alle attività in aula: 44
Numero di ore relative ad attività di laboratorio (lezioni in laboratorio): 4
Altre Informazioni
Frequenza delle lezioni ed esercitazioni:
4 ore di lezioni settimanali; altamente consigliata.
Agli studenti verranno fornite le slides presentate durante le lezioni, gli articoli scientifici discussi durante il corso ed eventuali dispense.
Strumenti a supporto della didattica:
Laboratorio di Antropologia Molecolare e Paleogenomica, PC per collegamento a Workstation informatica del Laboratorio. Saranno organizzati momenti di attività presso il Laboratorio di Antropologia Molecolare e Paleogenetica, durante i quali si potrà partecipare ad alcune fasi sperimentali. Sono previsti momenti di esercitazione al PC per utilizzare metodi di analisi dei dati di sequenza, dall’analisi del dato grezzo di sequenza per ottenere la ricostruzione del profilo biologico del campione, all’applicazione di metodi di analisi delle relazioni biologiche tra campioni, analisi filogenetiche, di genetica di popolazione.
Durante il corso verranno proposti articoli scientifici ed organizzati momenti di lavoro di gruppo per la preparazione di presentazioni orali da condividere e discutere in aula.
Modalità di verifica apprendimento
Esame scritto/orale. Sarà richiesta la lettura di un articolo scientifico e la stesura di una relazione (da preparare a casa) con risposta a domande aperte. Nel colloquio orale si discuterà insieme l'elaborato scritto.
Programma del corso
Caratteristiche del DNA antico. Principali problematiche legate allo studio del DNA antico. La contaminazione. Criteri per l’autenticazione dei risultati. Come si effettua uno studio sul DNA antico. La struttura del laboratorio di paleogenetica.
Metodiche tradizionali per l’analisi del DNA antico: preparazione dei campioni, estrazione del DNA, PCR, clonaggio, sequenziamento di Sanger, software per l’analisi dei dati di sequenziamento e la ricostruzione delle sequenze consenso.
Metodiche di nuova generazione per lo studio del DNA antico: principi e principali piattaforme di Next Generation Sequencing (NGS); preparazione delle librerie genomiche, quantificazione delle librerie tramite PCR quantitativa real-time ed elettroforesi automatizzata; cattura del genoma mitocondriale e nucleare tramite ibridazione con sonde biotinilate; workflow bioinformatico per la ricostruzione e l’autenticazione delle sequenze. Cenni alle analisi dei dati (stima molecolare del sesso, stima delle relazioni di parentela, analisi esplorative della variabilità genetica, metodi di ricostruzione delle dinamiche demografiche) con l’approfondimento di casi studio.