Haplotip

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Haplotipuri din comparația SNP-urilor a 4 persoane într-o regiune a aceluiași cromozom. Derivat de la: https://www.nature.com/articles/nature02168

Termenul de haplotip (din grecescul haplóos = unic sau simplu) definește combinația de variante alelice de-a lungul unui cromozom sau segment cromozomial care conține loci în dezechilibru de legătură , adică strâns asociat unul cu celălalt [1] , și care sunt în general moștenite împreună.

Asocierea statistică dintre loci apare în absența recombinării între loci înșiși. În ceea ce privește autozomii (cromozomi non-sexuali) și regiunile pseudo-autozomale ale cromozomilor sexuali, acest lucru se poate datora apropierii fizice dintre loci considerați și absenței punctelor fierbinți de recombinare între ele. În schimb, alelele regiunii non-recombinante ale cromozomului Y (NRY) sunt întotdeauna asociate pentru a forma haplotipuri, la fel ca și alelele genomului mitocondrial (ADNmt). De fapt, aceste două porțiuni ale genomului nu se recombină, fiind moștenite într-un mod uniparental, primul patern, al doilea matern. În special, diferitele haplotipuri pentru un sistem haploid nerecombinant sunt egale cu 1 + n, unde n este numărul de situri bialelelice luate în considerare, în timp ce pentru sistemele diploide recombinate acestea sunt n 2 .

În general, haplotipuri diferite sunt generate de un haplotip ancestral ca rezultat al mutației la loci individuali. Produsele acestui mecanism evolutiv pot fi corelate prin filogenie până când se deduce forma ancestrală a haplotipului. Adesea, când rezoluția moleculară a unui haplotip este foarte mare, poate fi util să grupați filogenetic haplotipuri diferite pe baza unui strămoș comun, definind astfel un haplotip .

Studiul acestor transmisii a fost utilizat (înainte de apariția biologiei moleculare ) pentru a stabili distanța dintre două gene pe un cromozom. Această distanță este exprimată ca procent de recombinare , a cărei unitate se numește „ centimorgan ”, în omagiu pentru geneticianul Thomas Hunt Morgan .

Termenul este utilizat în principal în imunologie pentru a descrie un set de gene localizate pe același cromozom, care codifică antigenele din sânge sau țesuturi. Primele sisteme de clasificare a grupelor de sânge definite de haplotipuri includ sistemul „ Rhesus ” din 1947. Cel mai popular model de haplotip este Antigenul leucocitar uman (HLA), al cărui rol este fundamental în desfășurarea reacțiilor imunitare de apărare ale organismului. De fapt, multe boli genetice își au originea într-o „anomalie” a genelor HLA. Să presupunem că două gene de pe un cromozom, foarte apropiate una de alta, nu sunt separate prin încrucișare în timpul meiozei . De exemplu, în sistemul sanguin MNS, gena care codifică o proteină, „ glicoforină A ” (GPA), are două alele M și N, iar gena care codifică o a doua proteină, „ glicoforină B ” (GPB), are două alele dacă S. Există 4 haplotipuri posibile în acest sistem: MS, Ms, NS, Ns. De exemplu, luați în considerare un tată care a primit haplotipuri MS și Ns de la părinții săi, prin urmare are genotip MS / Ns și fenotip MNSs, căsătorit cu o femeie homozigotă MS / MS cu fenotip MMSS. Copiii lor vor fi neapărat SM de la mamă și vor fi SM sau N de la tată (dar nu MS sau NS). În afară de cazurile de recombinare excepțională, frecvența apariției în familii oferă o idee despre distanța dintre gene exprimată în centimorgan.

Haplotipuri materne
DOMNIȘOARĂ DOMNIȘOARĂ
Haplotipuri paterne DOMNIȘOARĂ MS / MS MS / MS
Ns MS / Ns MS / Ns

Într-o a doua semnificație, haplotipul este un set de polimorfisme cu nucleotide unice (SNP) pe un singur cromozom al unei perechi de alele care sunt asociate statistic. Se crede că aceste asociații și detectarea unei perechi de alele ale unui haplotip, pot duce la identificarea fără echivoc a tuturor celorlalte situri polimorfe din regiunea sa. Aceste informații sunt foarte valoroase pentru studiul geneticii, deoarece stau la baza multor boli frecvente și au fost studiate la specia umană de Proiectul internațional HapMap . [2]

Într-o definiție mai generală, un haplotip este pur și simplu genotipul unui singur cromozom sau a unui haplogrup al cromozomului. Haplotipul devine noua unitate funcțională a genomului.

Multe companii de testare genetică folosesc cuvântul „haplotip” pentru a se referi la alelele cu repetare scurtă în tandem mutat (STR) dintr-un segment genetic, în timp ce folosesc termenul „haplotip” pentru a se referi la mutații cu o singură apariție de polimorfism (UEP) reprezentând clusterul căruia îi aparține un set de haplotipuri potențiale [3] .

Aplicații ale tastării haplotipice

Rezoluția unui haplotip

Este posibil ca genotipul unui organism să nu-și definească în mod unic haplotipul. De exemplu, luați în considerare un organism diploid și doi loci bi-alelici pe același cromozom ca polimorfismele cu nucleotide unice (SNP). Primul locus are alele A și T cu trei genotipuri posibile AA, AT și TT, al doilea locus având G și C din nou dă trei genotipuri posibile GG, GC și CC. Pentru un individ dat, există, prin urmare, nouă configurații posibile pentru genotipurile de la acești doi loci, așa cum se arată în pătratul Punnett de mai jos, care indică genotipurile posibile pe care le poate efectua un individ și haplotipurile corespunzătoare pe care le rezolvă. Pentru indivizii care sunt homozigoti într-unul sau ambii loci, este clar care sunt haplotipurile; Faza gametică este ambiguă numai atunci când un individ este heterozigot pentru ambii loci.

AA LA TT
DD AG AG AG TG TG TG
GC AG AC AG TC
sau
AC TG
TG TC
CC AC AC AC TC TC TC

Singura metodă unică pentru rezolvarea ambiguității fazelor este secvențierea. Cu toate acestea, este posibil să se estimeze probabilitatea unui anumit haplotip când faza este ambiguă într-un eșantion de indivizi.

Cunoscând genotipurile pentru un număr de indivizi, haplotipurile pot fi deduse din rezoluția haplotipului sau din alte tehnici. Aceste metode se bazează pe observația că unele haplotipuri sunt comune în unele regiuni genomice. Prin urmare, având în vedere un set de rezoluții haplotipice, ele tind să aleagă acelea în care există mai puține haplotipuri diferite. Mecanismele acestor metode variază - unele se bazează pe abordări combinatorii (de exemplu, parsimonia), în timp ce altele utilizează funcții de risc bazate pe diferite modele și ipoteze, cum ar fi principiul Hardy-Weinberg, modelul teoriei coalescenței sau filogenia perfectă. Aceste modele sunt combinate cu algoritmi de optimizare, cum ar fi maximizarea așteptărilor (EM), lanțul Markov Monte Carlo (MCMC) sau modelele ascunse Markov ascunse (HMM).

Haplotiparea unui întreg genom cu microfluide este o tehnică pentru separarea fizică a cromozomilor individuali ai unei celule în metafază urmată de rezoluția directă a haplotipului pentru fiecare alelă.

Haplotipuri Y-ADN din teste genealogice

Spre deosebire de alți cromozomi, cromozomii Y nu se găsesc în perechi, dar fiecare bărbat uman are un singur exemplar. Aceasta înseamnă că nu există nicio aleatorie pe copie care este moștenită; astfel, spre deosebire de haplotipurile autozomale, nu există deci nicio randomizare pentru haplotipul cromozomului Y între generații, iar un bărbat uman ar trebui să prezinte în mare măsură același cromozom Y ca tatăl său, cu mai multe sau mai puține mutații, de atunci, în populația umană , acest cromozom se caracterizează printr-un grad ridicat de polimorfism.

În special, ADN-ul Y, care este rezultatul numerotat al unui test genealogic Y-ADN, trebuie să se potrivească, cu excepția cazului în care există mutații. [ neclar ] În discuțiile genealogice și populare, aceasta este uneori denumită „semnătura ADN” a unui anumit om de sex masculin sau sângele său patern.

Rezultate UEP (rezultate SNP).

Polimorfismele cu un singur eveniment (UEP) precum SNP reprezintă haplogrupuri. STR indică haplotipuri. Rezultatele care alcătuiesc întregul haplotip Y din testul ADN-ului cromozomului Y pot fi împărțite în două părți: rezultatele UEP, uneori denumite rezultate SNP, sunt polimorfisme cu nucleotide unice și rezultatele secvențelor scurte de microsateliți repetate în tandem ( Y-STR).

Rezultatele UEP reflectă moștenirea evenimentelor despre care se crede că au avut loc o singură dată în toată istoria omenirii. Acestea pot fi folosite pentru a identifica direct haplogrupul Y-ADN al individului, locul său pe arborele genealogic larg al întregii umanități. Mai multe haplogrupuri de ADN Y identifică populațiile genetice care sunt adesea strâns legate de zonele geografice, reflectând migrațiile indivizilor în raport cu strămoșii lor cu zeci de mii de ani în urmă.

Haplotipuri Y-STR.

Cealaltă parte posibilă a descoperirilor genetice este haplotipul Y-STR. Spre deosebire de UEP, Y-STR muta mult mai ușor și, prin rezoluția lor, se poate distinge genealogia mult mai recentă. Probabil că haplotipurile Y-STR s-au răspândit, formând un grup de rezultate mai mult sau mai puțin similare. De obicei, acest grup va avea un centru mai probabil definit, haplotipul modal și, de asemenea, diversitatea haplotipului - gradul în care a devenit răspândit. Cu cât în ​​trecut a avut loc evenimentul definitoriu și cu cât creșterea populației a avut loc la începutul evenimentului următor, cu atât este mai mare diversitatea haplotipului pentru un număr dat de descendenți. Pe de altă parte, dacă diversitatea haplotipului este mai mică pentru un număr dat de descendenți, aceasta poate indica un strămoș comun mai recent sau că o expansiune a populației a avut loc mai recent.

Este important de reținut că, spre deosebire de UEP, nu există nicio garanție că doi indivizi cu un haplotip Y-STR similar au în mod necesar un strămoș similar. Nu există unicitate a evenimentelor Y-STR. În schimb, grupurile de rezultate ale haplotipului Y-STR care moștenesc de la diferite evenimente și istorii diferite tind să se suprapună.

Notă

  1. ^ Antropologie moleculară. Manual de bază. D. Caramel. Firenze University Press, 2009.
  2. ^ Consorțiul internațional HapMap (2005). „O hartă haplotipă a genomului uman”.
  3. ^ Fapte și gene. Volumul 7, numărul 3.

Bibliografie

  • Becker T., Knapp M. (2004). „Estimarea maximă a probabilității frecvențelor haplotip în familiile nucleare”.
  • Li SS, Khalid N., Carlson C., Zhao LP (2003). „Estimarea frecvențelor haplotipului și a erorilor standard pentru polimorfisme multiple cu nucleotide simple”.
  • Barrett JC, Fry B., Maller J., Daly MJ (2005). „Haploview: analiza și vizualizarea hărților LD și haplotip”.
  • Purcell S., Daly MJ, Sham PC (2007). „WHAP: analiza asocierii bazată pe haplotip”.

Elemente conexe

linkuri externe

Controlul autorității GND ( DE ) 4789544-5
Biologie Portalul de biologie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de biologie