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Primer Extension Capture: Targeted Sequence Retrieval from Heavily Degraded DNA Sources

We present a method of targeted DNA sequence retrieval from DNA sources which are heavily degraded and contaminated with microbial DNA, as is typical of ...

High-throughput 454 DNA sequencing technology allows much faster and more cost-effective sequencing than traditional Sanger sequencing. However, the technology imposes inherent limitations on the number of samples that can be processed in parallel. Here we introduce parallel tagged sequencing (PTS), a simple, inexpensive and flexible barcoding technique that can be used for parallel sequencing any number and type of double-stranded nucleic acid samples. We demonstrate that PTS is particularly powerful for sequencing contiguous DNA fragments such as mtDNA genomes: in theory as many as 250 mammalian mtDNA genomes can be sequenced in a single GS FLX run. PTS dramatically increases the sequencing throughput of samples in parallel and thus fully mobilizes the resources of the 454 technology for targeted sequencing.

Targeted high-throughput sequencing of tagged nucleic acid samples.

Hochdurchsatz-454-DNA-Sequenzierung-Technologie erm&ouml;glicht wesentlich schnellere und kosteng&uuml;nstigere Sequenzierung als traditionelle Sanger-Sequenzierung. Jedoch erlegt die Technologie inh&auml;rente Beschr&auml;nkungen f&uuml;r die Anzahl der Samples, die parallel verarbeitet werden k&ouml;nnen. Hier stellen wir parallel markierte Sequenzierung (PTS), eine einfache, kosteng&uuml;nstige und flexible Barcoding-Technik, die f&uuml;r die parallele, die Sequenzierung beliebiger Anzahl und Typ von Double-Stranded Nukleins&auml;ure-Proben verwendet werden kann. Wir zeigen, dass PTS besonders stark f&uuml;r die Sequenzierung von zusammenh&auml;ngenden DNA-Fragmente wie MtDNA Genome ist: theoretisch mehr als 250 S&auml;ugetier-MtDNA-Genome in einer einzigen GS FLX f&uuml;hren sequenziert werden k&ouml;nnen. PTS drastisch erh&ouml;ht den Durchsatz der Sequenzierung von Proben parallel und somit voll mobilisiert die Ressourcen der 454 Technologie f&uuml;r gezielte Sequenzierung.

Gezielte Hochdurchsatz-Sequenzierung markierte Nukleins&auml;ure-Proben.

High-throughput direct sequencing techniques have recently opened the possibility to sequence genomes from Pleistocene organisms. Here we analyze DNA sequences determined from a Neandertal, a mammoth, and a cave bear. We show that purines are overrepresented at positions adjacent to the breaks in the ancient DNA, suggesting that depurination has contributed to its degradation. We furthermore show that substitutions resulting from miscoding cytosine residues are vastly overrepresented in the DNA sequences and drastically clustered in the ends of the molecules, whereas other substitutions are rare. We present a model where the observed substitution patterns are used to estimate the rate of deamination of cytosine residues in single- and double-stranded portions of the DNA, the length of single-stranded ends, and the frequency of nicks. The results suggest that reliable genome sequences can be obtained from Pleistocene organisms.

Patterns of damage in genomic DNA sequences from a Neandertal.

Hochdurchsatz-Direkte Sequenzierung Techniken haben vor kurzem die M&ouml;glichkeit zu Genome aus Pleistoz&auml;n Organismen ge&ouml;ffnet. Hier analysieren wir DNA-Sequenzen, die aus einem Neandertal, Mammuts und H&ouml;hlenb&auml;ren ermittelt. Wir zeigen, dass Purine &uuml;berrepr&auml;sentiert an Positionen, die in der alten DNA, angrenzend an die Pausen darauf hindeutet, dass das Depurination seine Sch&auml;digung beigetragen hat. Wir au&szlig;erdem zeigen, dass die Ersetzungen aus Fehlcodierung Cytosin R&uuml;ckst&auml;nde in den DNA-Sequenzen erheblich &uuml;berrepr&auml;sentiert sind und drastisch-Cluster in die Enden der Molek&uuml;le, w&auml;hrend andere Substitutionen selten sind. Wir pr&auml;sentieren ein Modell, in denen die beobachteten Ersatz-Muster verwendet werden, um die Rate der Deamination Cytosin R&uuml;ckst&auml;nde in Portionen von Einzel- und Doppelstrang-DNA, die L&auml;nge der einzelstr&auml;ngige enden und die H&auml;ufigkeit der Nicknamen zu sch&auml;tzen. Die Ergebnisse legen nahe, dass zuverl&auml;ssige Genomsequenzen aus Pleistoz&auml;n Organismen abgerufen werden k&ouml;nnen.

Muster der Schaden in der genomischen Sequenzen DNA aus einer Neandertal.

Parallel tagged sequencing (PTS) is a molecular barcoding method designed to adapt the recently developed high-throughput 454 parallel sequencing technology for use with multiple samples. Unlike other barcoding methods, PTS can be applied to any type of double-stranded DNA (dsDNA) sample, including shotgun DNA libraries and pools of PCR products, and requires no amplification or gel purification steps. The method relies on attaching sample-specific barcoding adapters, which include sequence tags and a restriction site, to blunt-end repaired DNA samples by ligation and strand-displacement. After pooling multiple barcoded samples, molecules without sequence tags are effectively excluded from sequencing by dephosphorylation and restriction digestion, and using the tag sequences, the source of each DNA sequence can be traced. This protocol allows for sequencing 300 or more complete mitochondrial genomes on a single 454 GS FLX run, or twenty-five 6-kb plasmid sequences on only one 16th plate region. Most of the reactions can be performed in a multichannel setup on 96-well reaction plates, allowing for processing up to several hundreds of samples in a few days.

Parallel tagged sequencing on the 454 platform.

Parallele markierte Sequenzierung (PTS) ist eine molekulare Barcoding-Methode entwickelt, die vor kurzem entwickelte Hochdurchsatz-454 parallel Sequenzierung Technik f&uuml;r die Verwendung mit mehreren Proben anzupassen. Im Gegensatz zu anderen Methoden Barcoding PTS kann auf jede Art von Doppelstrang-DNA (DsDNA) Stichprobe, Schrotflinte DNA-Bibliotheken und Schwimmb&auml;der der PCR-Produkte, angewendet werden und erfordert keine Verst&auml;rkung oder Gel-Reinigung-Schritte. Die Methode beruht auf Anf&uuml;gen Probe-spezifische Barcoding-Adaptern, die Sequenz-Tags enthalten, und eine Einschr&auml;nkung Website, stumpf-End repariert DNA-Proben von Ligaturen und Strang-Weg. Nach der Zusammenlegung mehrerer Barcoded Proben, Molek&uuml;le ohne Sequenz-Tags sind effektiv ausgeschlossen Sequenzierung durch Dephosphorylierung und Beschr&auml;nkung Verdauung, und verwenden die Tag-Sequenzen, die Quelle jeder DNA-Sequenz zur&uuml;ckverfolgt werden kann. Dieses Protokoll erm&ouml;glicht Sequenzierung 300 oder mehr komplette mitochondrische Genome auf einen einzigen 454 GS FLX f&uuml;hren, oder 25 6-kb-Plasmid Sequenzen auf nur ein 16. Platte Gebiet. Die meisten Reaktionen k&ouml;nnen in einem Mehrkanal-Setup auf Reaktion der 96er Platten, zulassend Verarbeitung bis zu mehreren hundert Proben in ein paar Tagen durchgef&uuml;hrt werden.

Parallel markierte Sequenzierung auf der 454-Plattform.

We present a tool suited for searching for many short nucleotide sequences in large databases, allowing for a predefined number of gaps and mismatches. The commandline-driven program implements a non-deterministic automata matching algorithm on a keyword tree of the search strings. Both queries with and without ambiguity codes can be searched. Search time is short for perfect matches, and retrieval time rises exponentially with the number of edits allowed. AVAILABILITY: The C++ source code for PatMaN is distributed under the GNU General Public License and has been tested on the GNU/Linux operating system. It is available from http://bioinf.eva.mpg.de/patman. SUPPLEMENTARY INFORMATION: Supplementary data are available at Bioinformatics online.

PatMaN: rapid alignment of short sequences to large databases.

Wir pr&auml;sentieren ein Werkzeug f&uuml;r die Suche nach vielen kurzen Nukleotidsequenzen in gro&szlig;en Datenbanken, geeignet f&uuml;r eine vordefinierte Anzahl von L&uuml;cken und Diskrepanzen. Das Commandline-gesteuerte Programm implementiert eine nicht-deterministischen Automaten passenden Algorithmus auf ein Keyword-Struktur der Suchzeichenfolgen. Beide Abfragen mit und ohne Mehrdeutigkeit Codes k&ouml;nnen durchsucht werden. Suchdauer ist Abk&uuml;rzung f&uuml;r perfekte Treffer und Abrufzeiten steigt exponentiell mit der Anzahl der Bearbeitungen erlaubt. Verf&uuml;gbarkeit: Der C++-Quellcode f&uuml;r PatMaN wird unter der GNU General Public License vertrieben und wurde auf dem GNU/Linux-Betriebssystem getestet. Es ist frei von http://bioinf.eva.mpg.de/patman. Zusatzinformationen: Erg&auml;nzende Daten sind online abrufbar unter Bioinformatik.

PatMaN: schnelle Ausrichtung der kurze Sequenzen zu gro&szlig;en Datenbanken.

A complete mitochondrial (mt) genome sequence was reconstructed from a 38,000 year-old Neandertal individual with 8341 mtDNA sequences identified among 4.8 Gb of DNA generated from approximately 0.3 g of bone. Analysis of the assembled sequence unequivocally establishes that the Neandertal mtDNA falls outside the variation of extant human mtDNAs, and allows an estimate of the divergence date between the two mtDNA lineages of 660,000 +/- 140,000 years. Of the 13 proteins encoded in the mtDNA, subunit 2 of cytochrome c oxidase of the mitochondrial electron transport chain has experienced the largest number of amino acid substitutions in human ancestors since the separation from Neandertals. There is evidence that purifying selection in the Neandertal mtDNA was reduced compared with other primate lineages, suggesting that the effective population size of Neandertals was small.

A complete Neandertal mitochondrial genome sequence determined by high-throughput sequencing.

Eine vollst&auml;ndige mitochondriale (Mt)-Genom-Sequenz wurde mit 8341 MtDNA-Sequenzen identifiziert unter 4,8 Gb von DNA aus ca. 0,3 g Knochen generiert aus einem 38.000 Jahre Neandertal einzelne rekonstruiert. Analyse der montierten Sequenz legt eindeutig fest, dass die Neandertal MtDNA nicht in die Variation der erhaltenen menschlichen MtDNAs f&auml;llt und eine Sch&auml;tzung des Datums Divergenz zwischen den zwei MtDNA Abstammungen von 660.000 +/-140.000 Jahren erm&ouml;glicht. Der 13 Proteine codiert in der MtDNA hat 2-Untereinheit des Cytochrom-C-Oxidase der mitochondrialen Atmungskette die gr&ouml;&szlig;te Zahl von Aminos&auml;ure-Ersetzungen in menschlichen Vorfahren seit der Trennung von Neandertals erlebt. Es gibt Hinweise, dass reinigende Selektion aus dem Neandertal MtDNA reduziert wurde mit anderen Primaten-Linien verglichen, was darauf hindeutet, dass die effektive Populationsgr&ouml;&szlig;e des Neandertals klein war.

Eine komplette Neandertal mitochondrialen Genom-Sequenz von Hochdurchsatz-Sequenzierung bestimmt.

Analysis of Neandertal DNA holds great potential for investigating the population history of this group of hominins, but progress has been limited due to the rarity of samples and damaged state of the DNA. We present a method of targeted ancient DNA sequence retrieval that greatly reduces sample destruction and sequencing demands and use this method to reconstruct the complete mitochondrial DNA (mtDNA) genomes of five Neandertals from across their geographic range. We find that mtDNA genetic diversity in Neandertals that lived 38,000 to 70,000 years ago was approximately one-third of that in contemporary modern humans. Together with analyses of mtDNA protein evolution, these data suggest that the long-term effective population size of Neandertals was smaller than that of modern humans and extant great apes.

Targeted retrieval and analysis of five Neandertal mtDNA genomes.

Analyse von Neandertal DNA h&auml;lt gro&szlig;es Potential f&uuml;r die Untersuchung der Bev&ouml;lkerung-Geschichte dieser Gruppe von Homininae, aber Fortschritte sind aufgrund der Seltenheit der Proben und besch&auml;digten Zustand der DNA. Wir pr&auml;sentieren eine Methode zur gezielten alte DNA Sequenz Abruf bereit, der Probe Zerst&ouml;rung und Sequenzierung Forderungen erheblich reduziert und verwenden Sie diese Methode, um die komplette mitochondriale DNA (MtDNA) Genome von f&uuml;nf Neandertals aus in ihrem geografischen Umfeld zu rekonstruieren. Wir finden, dass genetische Diversit&auml;t der MtDNA in Neandertals, die vor 38.000 bis 70.000 Jahren lebte etwa ein Drittel davon in zeitgen&ouml;ssischen modernen Menschen war. Zusammen mit der Analyse der MtDNA Protein Evolution zufolge diese Daten die langfristige effektive Populationsgr&ouml;&szlig;e des Neandertals kleiner als die des modernen Menschen und erhaltenen Menschenaffen war.

Gezielte Abruf- und Analyse von f&uuml;nf Neandertal MtDNA Genomen.

Although the emergence of high-throughput sequencing technologies has enabled whole-genome sequencing from extinct organisms, little progress has been made in accelerating targeted sequencing from highly degraded DNA. Here, we present a novel and highly sensitive method for targeted sequencing of ancient and degraded DNA, which couples multiplex PCR directly with sample barcoding and high-throughput sequencing. Using this approach, we obtained a 96% complete mitochondrial genome data set from 31 cave bear (Ursus spelaeus) samples using only two 454 Life Sciences (Roche) GS FLX runs. In contrast to previous studies relying only on short sequence fragments, the overlapping portion of our data comprises almost 10 kb of replicated mitochondrial genome sequence, allowing for the unambiguous differentiation of three major cave bear clades. Our method opens up the opportunity to simultaneously generate many kilobases of overlapping sequence data from large sets of difficult samples, such as museum specimens, medical collections, or forensic samples. Embedded in our approach, we present a new protocol for the construction of barcoded sequencing libraries, which is compatible with all current high-throughput technologies and can be performed entirely in plate setup.

Direct multiplex sequencing (DMPS)--a novel method for targeted high-throughput sequencing of ancient and highly degraded DNA.

Obwohl die Entstehung von Hochdurchsatz-Technologien ganz-Genom-Sequenzierung von ausgestorbenen Organismen aktiviert hat, hat wenig Fortschritte in gezielte Sequenzierung von stark abgebauten DNA zu beschleunigen. Hier pr&auml;sentieren wir eine neuartige und hochempfindliche Methode f&uuml;r gezielte Sequenzierung der antiken und degradierten DNA, welche Paare-PCR direkt mit Beispiel Barcoding und Hochdurchsatz-Sequenzierung Multiplex. Mit diesem Ansatz wir entnommen einer Datengruppe 96 % vollst&auml;ndige mitochondriale Genom 31 H&ouml;hlenb&auml;r (Ursus Spelaeus) Proben mit nur zwei 454 Life Sciences (Roche) GS FLX ausgef&uuml;hrt wird. Im Gegensatz zu fr&uuml;heren Studien, die nur auf kurze Sequenz Fragmente umfasst der &uuml;berlappende Teil unserer Daten fast 10 kb replizierten mitochondrialen Genom-Sequenz, zulassend die eindeutige Differenzierung der drei gro&szlig;en H&ouml;hle B&auml;r Kladen. Unsere Methode er&ouml;ffnet die M&ouml;glichkeit, gleichzeitig viele Kilobases von &uuml;berlappenden Sequenzdaten aus gro&szlig;e Mengen von schwierigen Proben wie Museumsexemplaren, medizinischen Sammlungen oder forensische Proben zu generieren. Eingebettet in unserem Ansatz, pr&auml;sentieren wir ein neues Protokoll f&uuml;r den Bau von Barcode Sequenzierung Bibliotheken, die ist kompatibel mit allen aktuellen Hochdurchsatz-Technologien und vollst&auml;ndig im Teller-Setup ausgef&uuml;hrt werden k&ouml;nnen.

Direkte multiplex-Sequenzierung (DMPS)--eine neuartige Methode zur gezielten Hochdurchsatz-Sequenzierung der alten und stark abgebauten DNA.

The Illumina Genome Analyzer generates millions of short sequencing reads. We present Ibis (Improved base identification system), an accurate, fast and easy-to-use base caller that significantly reduces the error rate and increases the output of usable reads. Ibis is faster and more robust with respect to chemistry and technology than other publicly available packages. Ibis is freely available under the GPL from http://bioinf.eva.mpg.de/Ibis/.

Improved base calling for the Illumina Genome Analyzer using machine learning strategies.

Die Illumina Genome Analyzer generiert Millionen von kurzen Sequenzierung mal gelesen. Wir pr&auml;sentieren Ibis (verbesserte Basis Identifikationssystem), eine pr&auml;zise, schnell und einfach zu bedienende Basis Anrufer, die deutlich reduziert die Fehlerquote und erh&ouml;ht die Ausgabe des nutzbaren mal gelesen. Ibis ist schneller und robuster in Bezug auf Chemie und Technologie als andere &ouml;ffentlich verf&uuml;gbaren Pakete. Ibis ist frei verf&uuml;gbar unter der GPL von http://bioinf.eva.mpg.de/Ibis/.

Basis der Ruf nach der Illumina Genome Analyzer mit Maschine Lernstrategien verbessert.

DNA-Sequenzen, die aus alten Organismen ermittelt haben hohe Fehlerquoten, vor allem durch Uracil Grundlagen erstellt von Cytosin Deamination. Wir verwenden synthetische Oligonukleotide, sowie DNA extrahiert aus Mammut und Neandertal bleibt, um anzuzeigen, dass die Behandlung mit Uracil-DNA-Glycosylase und Endonuklease VIII alte DNA Uracil R&uuml;ckst&auml;nde entfernt und repariert die meisten resultierende abasic Websites, unbesch&auml;digt verlassen Teile der DNA Fragmente intakt. Neandertal DNA-Sequenzen, die mit diesem Protokoll bestimmt haben die Genauigkeit stark zugenommen. Dar&uuml;ber hinaus zeigen unsere Ergebnisse, dass Neandertal DNA in vivo Muster der CpG Methylierung, beh&auml;lt sich potenziell so dass zuk&uuml;nftige Studien der Gen-Inaktivierung und Pr&auml;gung in alten Organismen.

Entfernung von deaminated Cytosines und Erkennung der in-vivo-Methylierung in alte DNA.

DNA sequences determined from ancient organisms have high error rates, primarily due to uracil bases created by cytosine deamination. We use synthetic oligonucleotides, as well as DNA extracted from mammoth and Neandertal remains, to show that treatment with uracil-DNA-glycosylase and endonuclease VIII removes uracil residues from ancient DNA and repairs most of the resulting abasic sites, leaving undamaged parts of the DNA fragments intact. Neandertal DNA sequences determined with this protocol have greatly increased accuracy. In addition, our results demonstrate that Neandertal DNA retains in vivo patterns of CpG methylation, potentially allowing future studies of gene inactivation and imprinting in ancient organisms.

Removal of deaminated cytosines and detection of in vivo methylation in ancient DNA.

High-throughput sequencing technologies have opened up a new avenue for studying extinct organisms. Here we identify and quantify biases introduced by particular characteristics of ancient DNA samples. These analyses demonstrate the importance of closely related genomic sequence for correctly identifying and classifying bona fide endogenous DNA fragments. We show that more accurate genome divergence estimates from ancient DNA sequence can be attained using at least two outgroup genomes and appropriate filtering.

Computational challenges in the analysis of ancient DNA.

Hochdurchsatz-Technologien haben eine neue Allee f&uuml;r ausgestorbene Organismen Studium er&ouml;ffnet. Hier wir identifizieren und quantifizieren der Vorurteile, die von besonderen Merkmalen des alten DNA-Proben eingef&uuml;hrt. Diese Analysen zeigen die Bedeutung der eng verwandten genomischen Sequenz zum richtig identifizieren und Klassifizieren von bona-fide endogener DNA-Fragmente. Wir zeigen, dass die genauere Sch&auml;tzungen der Genom-Divergenz aus alten DNA-Sequenz k&ouml;nnen erreicht werden mit mindestens zwei Fremdgruppe Genome und geeignete Filterung.

Computational Herausforderungen bei der Analyse der alte DNA.

Neandertals, the closest evolutionary relatives of present-day humans, lived in large parts of Europe and western Asia before disappearing 30,000 years ago. We present a draft sequence of the Neandertal genome composed of more than 4 billion nucleotides from three individuals. Comparisons of the Neandertal genome to the genomes of five present-day humans from different parts of the world identify a number of genomic regions that may have been affected by positive selection in ancestral modern humans, including genes involved in metabolism and in cognitive and skeletal development. We show that Neandertals shared more genetic variants with present-day humans in Eurasia than with present-day humans in sub-Saharan Africa, suggesting that gene flow from Neandertals into the ancestors of non-Africans occurred before the divergence of Eurasian groups from each other.

A draft sequence of the Neandertal genome.

Neandertals, die evolution&auml;ren engsten Verwandten des heutigen Menschen, lebte in weiten Teilen von Europa und Westasien vor dem Verschwinden vor 30.000 Jahren. Wir pr&auml;sentieren eine Entwurf-Sequenz von der Neandertal von mehr als 4 Milliarden Nukleotiden aus drei Personen Genom. Vergleiche des Genoms Neandertal in den Genomen von f&uuml;nf heutigen Menschen aus verschiedenen Teilen der Welt identifizieren zahlreicher genomischen Regionen, die durch positive Selektion beim Vorfahren moderner Menschen, einschlie&szlig;lich der beteiligten Gene im Stoffwechsel und in der kognitiven und Skelett beeinflusst worden sein k&ouml;nnten. Wir zeigen, dass Neandertals gemeinsam weitere genetischen Varianten mit den heutigen Menschen in Eurasien als mit den heutigen Menschen in Subsahara-Afrika, darauf hindeutet, dass Genfluss von Neandertals in die Vorfahren der nicht-Afrikaner vor die Divergenz der eurasischen Gruppen voneinander aufgetreten sind.

Ein Entwurf-Sequenz des Genoms Neandertal.

Although the last few years have seen great progress in DNA sequence retrieval from fossil specimens, some of the characteristics of ancient DNA remain poorly understood. This is particularly true for blocking lesions, i.e. chemical alterations that cannot be bypassed by DNA polymerases and thus prevent amplification and subsequent sequencing of affected molecules. Some studies have concluded that the vast majority of ancient DNA molecules carry blocking lesions, suggesting that the removal, repair or bypass of blocking lesions might dramatically increase both the time depth and geographical range of specimens available for ancient DNA analysis. However, previous studies used very indirect detection methods that did not provide conclusive estimates on the frequency of blocking lesions in endogenous ancient DNA. We developed a new method, polymerase extension profiling (PEP), that directly reveals occurrences of polymerase stalling on DNA templates. By sequencing thousands of single primer extension products using PEP methodology, we have for the first time directly identified blocking lesions in ancient DNA on a single molecule level. Although we found clear evidence for blocking lesions in three out of four ancient samples, no more than 40% of the molecules were affected in any of the samples, indicating that such modifications are far less frequent in ancient DNA than previously thought.

Road blocks on paleogenomes--polymerase extension profiling reveals the frequency of blocking lesions in ancient DNA.

Obwohl in die letzten Jahren gro&szlig;en Fortschritte in der DNA-Sequenz-Abruf von fossilen Exemplaren gesehen haben, bleiben einige der Merkmale der alte DNA weitgehend unverstanden. Dies gilt insbesondere f&uuml;r blockierende L&auml;sionen, d.h. chemische Ver&auml;nderungen, die k&ouml;nnen nicht umgangen werden durch DNA-Polymerasen und verhindern so Amplifizierung und anschlie&szlig;ende Sequenzierung der betroffenen Molek&uuml;le. Einige Studien haben geschlossen, dass die &uuml;berwiegende Mehrheit der alten DNA-Molek&uuml;le blockierende L&auml;sionen tragen, was darauf hindeutet, dass die Entfernung, die Reparatur oder die Umgehung der Sperrung L&auml;sionen dramatisch die Zeit Tiefe und die geographische Reichweite von Exemplaren zur alten DNA-Analyse zur Verf&uuml;gung erh&ouml;hen. Fr&uuml;here Studien verwendet jedoch sehr indirekte Nachweismethoden, die nicht schl&uuml;ssige Sch&auml;tzungen &uuml;ber die H&auml;ufigkeit von L&auml;sionen im endogenen alte DNA blockieren bieten konnte. Wir entwickelten eine neue Methode, Polymerase-Erweiterung (PEP), Profilerstellung, da&szlig; direkt Vorkommen der Polymerase abw&uuml;rgen auf DNA-Vorlagen. Durch Sequenzierung Tausende von einzelnen Primer Extension-Produkte mit PEP-Methodik, haben wir f&uuml;r die ersten Zeit direkt identifiziert blockierende L&auml;sionen in alte DNA auf ein einzelnes Molek&uuml;l-Ebene. Obwohl wir klare Beweise f&uuml;r das Blockieren von L&auml;sionen in drei der vier alten Proben gefunden, waren nicht mehr als 40 % der Molek&uuml;le betroffen, in der Beispiele, die darauf hinweist, dass solche &Auml;nderungen weit weniger h&auml;ufig in alte DNA sind, als bisher angenommen.

Stra&szlig;ensperren auf Paleogenomes--Polymerase Erweiterung Profilerstellung zeigt die H&auml;ufigkeit der L&auml;sionen im Alter DNA blockieren.

Using DNA extracted from a finger bone found in Denisova Cave in southern Siberia, we have sequenced the genome of an archaic hominin to about 1.9-fold coverage. This individual is from a group that shares a common origin with Neanderthals. This population was not involved in the putative gene flow from Neanderthals into Eurasians; however, the data suggest that it contributed 4-6% of its genetic material to the genomes of present-day Melanesians. We designate this hominin population 'Denisovans' and suggest that it may have been widespread in Asia during the Late Pleistocene epoch. A tooth found in Denisova Cave carries a mitochondrial genome highly similar to that of the finger bone. This tooth shares no derived morphological features with Neanderthals or modern humans, further indicating that Denisovans have an evolutionary history distinct from Neanderthals and modern humans.

Genetic history of an archaic hominin group from Denisova Cave in Siberia.

Mit DNA extrahiert aus einem Finger Knochen gefunden in Denisowo H&ouml;hle im s&uuml;dlichen Sibirien, haben wir das Genom von einer archaischen homininen zu etwa 1.9-fold Abdeckung sequenziert. Diese Person ist aus einer Gruppe, die einen gemeinsamen Ursprung mit Neandertalern teilt. Diese Bev&ouml;lkerung beteiligte sich nicht an die vermeintliche Genfluss vom Neandertaler in Eurasier; jedoch die Daten deuten darauf hin, dass es 4 bis 6 % seiner genetischen Materials in den Genomen von heutigen Melanesier beigetragen. Wir bezeichnen diese homininen-Population &#39;Denisovans&#39; und legen nahe, dass es w&auml;hrend des sp&auml;ten Pleistoz&auml;ns in Asien weit verbreitet gewesen sein kann. Gefunden in Denisowo H&ouml;hle Zahn tr&auml;gt ein mitochondriales Genom der Finger Knochen sehr &auml;hnlich. Dieser Zahn teilt keine abgeleiteten morphologischen Merkmale mit Neandertalern oder modernen Menschen, weiter, dass Denisovans eine Evolutionsgeschichte von Neandertalern und modernen Menschen zu haben.

Article	Year
Targeted high-throughput sequencing of tagged nucleic acid samples. Nucleic acids research\| PubMed ID: 17670798	2007
Patterns of damage in genomic DNA sequences from a Neandertal. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America\| PubMed ID: 17715061	2007
Parallel tagged sequencing on the 454 platform. Nature protocols\| PubMed ID: 18274529	2008
PatMaN: rapid alignment of short sequences to large databases. Bioinformatics (Oxford, England)\| PubMed ID: 18467344	2008
A complete Neandertal mitochondrial genome sequence determined by high-throughput sequencing. Cell\| PubMed ID: 18692465	2008
Targeted retrieval and analysis of five Neandertal mtDNA genomes. Science (New York, N.Y.)\| PubMed ID: 19608918	2009
Direct multiplex sequencing (DMPS)--a novel method for targeted high-throughput sequencing of ancient and highly degraded DNA. Genome research\| PubMed ID: 19635845	2009
Improved base calling for the Illumina Genome Analyzer using machine learning strategies. Genome biology\| PubMed ID: 19682367	2009
Removal of deaminated cytosines and detection of in vivo methylation in ancient DNA. Nucleic acids research\| PubMed ID: 20028723	2010
Computational challenges in the analysis of ancient DNA. Genome biology\| PubMed ID: 20441577	2010
A draft sequence of the Neandertal genome. Science (New York, N.Y.)\| PubMed ID: 20448178	2010
Road blocks on paleogenomes--polymerase extension profiling reveals the frequency of blocking lesions in ancient DNA. Nucleic acids research\| PubMed ID: 20587499	2010
Genetic history of an archaic hominin group from Denisova Cave in Siberia. Nature\| PubMed ID: 21179161	2010

Udo Stenzel

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