- Metode de studiu
- Secvențiere și detectare ADN a polimorfismelor cu un singur nucleotid (SNPs)
- Microsatellite (SSRS)
- Polimorfisme cu lungime amplificată (AFLP)
- Diagnosticuri și boli
- Exemple
- Referințe
Un haplotip este o regiune a genomului care tinde să fie moștenită împreună prin mai multe generații; de obicei, totul este pe același cromozom. Haplotipurile sunt produsul legăturii genetice și rămân intacte în timpul recombinării genetice.
Cuvântul "haplotip" este derivat dintr-o combinație dintre cuvântul "haploid" și cuvântul "genotip". „Haploid” se referă la celulele cu un singur set de cromozomi și „genotip” se referă la machiajul genetic al unui organism.
Schema distribuției haplotipurilor cromozomului Y în populațiile asiatice (Sursa: Moogalord prin Wikimedia Commons) În urma definiției, un haplotip poate descrie o pereche de gene sau mai multe care sunt moștenite împreună pe un cromozom de la un părinte sau poate descrie un cromozom care este moștenit în întregime de la un părinte, cum ar fi cromozomul Y la bărbați.
De exemplu, atunci când haplotipurile împărtășesc gene pentru două caractere fenotipice diferite, cum ar fi culoarea părului și culoarea ochilor, persoanele care posedă gena pentru culoarea părului vor avea, de asemenea, cealaltă genă pentru culoarea ochilor.
Haplotipurile sunt unul dintre instrumentele cele mai utilizate astăzi pentru studiul genealogiei, pentru a urmări originea bolilor, pentru a caracteriza variabilitatea genetică și filogeografia populațiilor din diferite tipuri de ființe vii.
Există mai multe instrumente pentru studiul haplotipurilor, unul dintre cele mai utilizate astăzi este „Haplotype map” (HapMap), care este o pagină web care permite determinarea care sunt segmentele genomului care sunt haplotipuri.
Metode de studiu
Haplotipurile reprezintă o oportunitate de a înțelege moștenirea genelor și polimorfismul lor. Odată cu descoperirea tehnicii „Reacției în lanț a polimerazei” (PCR), s-au realizat multe progrese în studiul haplotipurilor.
În prezent, există numeroase metodologii pentru studiul haplotipurilor, unele dintre cele mai remarcabile sunt:
Secvențiere și detectare ADN a polimorfismelor cu un singur nucleotid (SNPs)
Dezvoltarea tehnologiilor de secvențiere de generație viitoare a reprezentat un salt mare pentru studiul haplotipurilor. Noile tehnologii permit detectarea unor variații de până la o singură bază de nucleotide în anumite regiuni ale unui haplotip.
În bioinformatică, termenul haplotip este de asemenea utilizat pentru a face referire la moștenirea unui grup de polimorfisme cu un singur nucleotid (SNPs) în secvențe de ADN.
Prin combinarea programelor de bioinformatică cu detectarea haplotipului utilizând secvențiere de generație următoare, poziția, substituirea și efectul fiecărei schimbări de bază în genomul unei populații pot fi identificate cu exactitate.
Microsatellite (SSRS)
Microsatelitele sau SSRS își obțin numele din engleza „S imple Sequence Repeat and Short Tandem Repeat”. Acestea sunt secvențe scurte de nucleotide care se repetă succesiv într-o regiune a genomului.
Este frecvent să se găsească microsateliți în interiorul haplotipurilor care nu codifică, prin urmare, prin detectarea variațiilor numărului de repetări ale microsatelitelor, se pot observa diferite alele din haplotipurile indivizilor.
Markeri de microsateliti moleculari au fost dezvoltați pentru detectarea unei multitudini de haplotipuri, de la sexul de plante precum Papaya (Carica papaya) până la detectarea bolilor umane, cum ar fi anemia celulelor secera.
Polimorfisme cu lungime amplificată (AFLP)
Această tehnică combină amplificarea cu reacțiile PCR cu digestia ADN-ului cu două enzime de restricție diferite. Tehnica detectează loci polimorfe în haplotipuri în funcție de diferitele situsuri de clivaj din secvența ADN.
Pentru a ilustra mai bine această tehnică, să ne imaginăm trei fragmente de țesătură de aceeași lungime, dar tăiate pe site-uri diferite (aceste fragmente reprezintă trei fragmente de haplotip amplificate de PCR).
Până la tăierea țesăturii, se vor obține multe bucăți de dimensiuni diferite, deoarece fiecare țesătură este tăiată în locuri diferite. Ordonând fragmentele în funcție de tipul de țesătură din care provin, vom putea observa unde se găsesc diferențele dintre țesături sau în haplotipuri.
Diagnosticuri și boli
Un avantaj important al studiului genetic al haplotipurilor este că acestea rămân aproape intacte sau nealterate timp de mii de generații, iar acest lucru permite identificarea strămoșilor îndepărtați și a fiecăreia dintre mutațiile pe care indivizii contribuie la dezvoltarea bolilor.
Haplotipurile din umanitate variază în funcție de rase și, pe baza acestui prim, au fost detectate gene în cadrul haplotipurilor care provoacă boli severe în fiecare dintre rasele umane.
Proiectul HapMap include patru grupuri rasiale: europeni, nigerieni, yoruba, chinezi Han și japonezi.
În acest fel, proiectul HapMap poate acoperi diferitele grupuri de populație și poate urmări originea și evoluția multor boli moștenite care afectează fiecare dintre cele patru rase.
Una dintre bolile diagnosticate cel mai frecvent prin analiza haplotipului este anemia cu celule secera la om. Această boală este diagnosticată urmărind frecvența haplotipurilor africane la o populație.
Fiind o boală originară din Africa, identificarea haplotipurilor africane în populații face ușor de urmărit persoanele care au mutația în secvența genetică a beta globinelor în eritrocite în formă de secera (caracteristice patologiei).
Exemple
Cu haplotipuri, sunt construiți arbori filogenetici care reprezintă relațiile evolutive între fiecare dintre haplotipurile găsite într-un eșantion de molecule de ADN omolog sau din aceeași specie, într-o regiune care are o recombinare mică sau deloc.
Una dintre cele mai studiate ramuri prin haplotipuri este evoluția sistemului imunitar uman. Haplotipurile care codifică receptorul asemănător TOll (o componentă cheie a sistemului imunitar înnăscut) au fost identificate pentru genomul Neanderthal și Denisovan.
Acest lucru le permite să urmărească modul în care secvențele genetice din populațiile umane „moderne” s-au schimbat de la secvențe de haplotip care corespund oamenilor „ancestrali”.
Prin construirea unei rețele de relații genetice din haplotipuri mitocondriale, se studiază efectul fondator la specii, deoarece acest lucru permite oamenilor de știință să identifice când populațiile au încetat să se reproducă între ele și s-au stabilit ca specii separate.
Distribuția Haplotype R (Y-ADN) în populațiile autohtone (Sursa: Maulucioni, prin Wikimedia Commons) Diversitatea haapototipului este utilizată pentru a urmări și studia diversitatea genetică a animalelor crescute în captivitate. Aceste tehnici sunt utilizate în special pentru speciile dificil de monitorizat în sălbăticie.
Speciile de animale, cum ar fi rechinii, păsările și mamiferele mari, precum jaguarii, elefanții, printre altele, sunt evaluate în mod constant prin haplotipuri mitocondriale pentru a monitoriza starea genetică a populațiilor captive.
Referințe
- Bahlo, M., Stankovich, J., Speed, TP, Rubio, JP, Burfoot, RK, & Foote, SJ (2006). Detectarea partajării haplototipului larg al genomului folosind date de haplotip SNP sau microsatelite. Genetica umană, 119 (1-2), 38-50.
- Dannemann, M., Andrés, AM, & Kelso, J. (2016). Introgresia haplotipurilor asemănătoare cu neandertal și Denisovan contribuie la variația adaptativă a receptorilor umani asemănătoare cu Toll. The American Journal of Human Genetics, 98 (1), 22-33.
- De Vries, HG, van der Meulen, MA, Rozen, R., Halley, DJ, Scheffer, H., Leo, P., … și te Meerman, GJ (1996). Identitatea haplototipului dintre indivizii care au o mutație CFTR alelă „identică prin descendență”: demonstrarea utilității conceptului de partajare a haplotipului pentru cartografierea genelor în populații reale. Genetica umană, 98 (3), 304-309
- Degli-Esposti, MA, Leaver, AL, Christiansen, FT, Witt, CS, Abraham, LJ și Dawkins, RL (1992). Haplotipuri ancestrale: populație conservată haplotipuri MHC. Imunologie umană, 34 (4), 242-252.
- Fellows, MR, Hartman, T., Hermelin, D., Landau, GM, Rosamond, F., & Rozenberg, L. (2009, iunie). Inferența haplotipului constrânsă prin date plauzibile de haplotip. În Simpozionul anual privind potrivirea modelelor combinate (pp. 339-352). Springer, Berlin, Heidelberg.
- Gabriel, SB, Schaffner, SF, Nguyen, H., Moore, JM, Roy, J., Blumenstiel, B., … și Liu-Cordero, SN (2002). Structura blocurilor haplotice din genomul uman. Știință, 296 (5576), 2225-2229.
- Consorțiul internațional HapMap. (2005). O hartă a haplotipului genomului uman. Nature, 437 (7063), 1299.
- Wynne, R., & Wilding, C. (2018). Diversitatea haplotipului ADN mitocondrial și originea rechinilor tigru de nisip captivi (Carcharias taurus). Journal of Zoo and Aquarium Research, 6 (3), 74-78.
- Yoo, YJ, Tang, J., Kaslow, RA, & Zhang, K. (2007). Inferență de haplotip pentru date genotip absente prezente - utilizând haplotipuri și tipare haplotip identificate anterior. Bioinformatică, 23 (18), 2399-2406.
- Young, NS (2018). Anemie aplastica. The New England Journal of Medicine, 379 (17), 1643-1656.