DNA

DNA & Proteiner

DNA Analyse

DNA (deoxyribonukleinsyre) udgør arvematerialet i næsten alle organismer og koder for funktioner og egenskaber. I arkæologien kan DNA ekstraheres fra en lang række prøvetyper inklusive knogler, hår, tænder, fæces, tekstiler, muslingeskaller, planter og sedimenter.

En DNA-analyse er en kortlægning af et relevant stykke DNA. Efter ekstraktion i laboratoriet bliver DNA’et sekventeret hos Danish National High Throughput Sequencing Center. Vi benytter en række forskellige metoder til at analysere data, den specifikke metode vælges ud fra hvert enkelt tilfælde. For det er vigtigt at analysen målrettes til at svare på det konkrete spørgsmål, sådan opnås det bedste resultat

DNA-analysen kan anvendes til at belyse en lang række forskellige problemstillinger, blandt andet: 

  • køn,
  • slægtskab, familie eller population,
  • genetisk ophav og oprindelse,
  • artsbestemmelse og
  • patogener eller sygdomsidentifikation

Analysen af ​​gammelt DNA (aDNA) fra knogler og tænder er fokuseret på at rekonstruere kerne og mitokondrie genomer fra individuelle organismer. Teknikken har revolutioneret vores perspektiv på menneskets forhistorie og udvikling. Men når skeletter analyseres, er meget af det udvundne DNA ikke fra individet der prøvetages fra. I stedet stammer det fra organismer, der levede i symbiose med eller parasitisk på/i værten, også kendt som mikrobiomet. Det gamle DNA fra mikrobiotiske taxa, herunder infektiøse mikrober, bevares nogle gange i arkæologiske sedimenter sammen med DNA fra planter, svampe og dyr, som var til stede i det menneskelige miljø.

Nytten af ​​at identificere disse organismer er indlysende, men det kræver en anden tilgang end den, der bruges til aDNA. Teknikken, som er fokuseret på miljøets metagenom snarere end en individuel prøve, kaldes Environmental DNA (eDNA). Metoden indebærer først en sekventering af alle nukleinsyrer i en sedimentprøve, som kan indeholde milliarder af fragmenter af DNA fra blandede populationer af mikroorganismer, såvel som planter og dyr. Derefter skal disse små fragmenter tilskrives det korrekte referencegenom og således bestemmes det, hvilke taxa der er til stede og i hvilke proportioner.

Succesraten for en DNA analyse afhænger i høj grad af det miljø, prøven har befundet sig i før, under og efter udgravningen. Fugtige og varme miljøer er ofte skadelige for bevarelsen af DNA, ligeså er PH værdier afvigende fra neutral. Hvorimod kolde og tørre miljøer er ideelle bevaringsforhold. Arkæologiske strukturer, der fanger og bevarer organisk affald, såsom gruber, latriner og gulve, har givet de bedste eDNA-samlinger til dato. 

Globe Instituttet er et af verdens førende forskningsenheder for gammelt DNA. Instituttet rummer forskellige forskningsgruppe, der alle udfører banebrydende forskning inden for det genetiske forskningsfelt. Både aDNA og eDNA analyser er almindeligvis af et sådant omfang, at de typisk kun indgår i egentlige forskningsprojekter. Kontakt os for mere information. 

Protein analyse

Protein analyse er en nyere tilføjelse til det molekylære analysefelt. Metoden kan være et særdeles godt alternativ til DNA både i forhold til dårligt bevarede materialer og i forhold til hvilken type information det kan genere. 

Proteiner er helt essentielle byggesten i alle organismer og udfører en lang række livsnødvendige funktioner, f.eks. som biologisk katalysator, som antistoffer og som hormoner. Proteiner er biologiske makromolekyler, som kemisk set består af aminosyrer der er sammenbundet i polypeptidkæder. 

I levende organismer undergår proteiner konstant nedbrydning og gendannelse, faktisk syntetiserer et voksent menneske daglig adskillige hundrede gram protein. Proteiner er dermed i højere grad et øjebliksbillede af en organisme og dens respons på eksterne påvirkninger end f.eks. DNA er. 

Proteiner findes normalt i meget store mængder og med stor variation i mange biologiske materialer. Analysen som baseres på massespektrometri sekvensering, kan derfor være et særdeles godt alternativt til DNA, da det ofte er bedre bevaret efter mange år i jorden. Der kan i mange tilfælde ekstraheres protein materiale fra prøver, hvor DNA er for nedbrudt. 

Analysen kan anvendes til at besvare en række forskellige spørgsmål, som f.eks.:

  • artsbestemmelse,
  • identifikation af arkæologiske materialer, f.eks. skind og knogler,
  • identifikation af mælk og gelatine (collagen) og
  • sygdomsidentifikation og immunforsvars respons.

Globe Instituttet inkluderer forskningsgrupper, som udelukkende beskæftiger sig med proteomik. De enheder er nogle af frontløberne i udviklingen af denne nyeste type af molekylære analyse. 

Kontakt os for at høre mere om de mange muligheder DNA og protein analyser kan tilbyde arkæologien i dag.

Kontakt

Pernille Bangsgaard
Senior forsker
Speciale: Dyreknogler
Telefon: +45 51 31 79 38
Email: pernille.bangsgaard@sund.ku.dk