HAPLOTIPAS: TYRIMO METODAI, DIAGNOZĖS, LIGOS, PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Haplotipas yra genomo, kad yra linkęs būti paveldima kartu per kelis kartų regionas; Paprastai viskas yra toje pačioje chromosomoje. Haplotipai yra genetinio susiejimo produktas ir lieka nepažeisti genetinės rekombinacijos metu.

Žodis „haplotipas“ yra kilęs iš žodžio „haploidas“ ir žodžio „genotipas“ derinio. „Haploidas“ reiškia ląsteles, turinčias vieną chromosomų rinkinį, o „genotipas“ reiškia genetinę organizmo struktūrą.

Y chromosomos haplotipų pasiskirstymo Azijos populiacijose schema (Šaltinis: Moogalord per Wikimedia Commons) Pagal apibrėžimą haplotipas gali apibūdinti genų porą ar daugiau, kurie paveldimi kartu iš motinos chromosomos, arba ji gali apibūdinti chromosomą, kuri yra paveldima visiškai iš tėvų, pavyzdžiui, Y chromosomą vyrams.

Pavyzdžiui, kai haplotipai turi dviejų skirtingų fenotipinių bruožų, tokių kaip plaukų spalva ir akių spalva, genus, asmenys, turintys plaukų spalvos geną, turės ir kitą akių spalvos geną.

Haplotipai yra viena iš šiandien labiausiai naudojamų priemonių genealogijai tirti, ligų kilmei atsekti, skirtingų rūšių gyvų būtybių populiacijų genetiniam kintamumui ir filogeografijai apibūdinti.

Yra daugybė haplotipų tyrimo priemonių, viena iš šiuo metu naudojamų yra „Haplotype map“ (HapMap), tai yra internetinis puslapis, leidžiantis nustatyti, kurie yra genomo segmentai, kurie yra haplotipai.

Studijų metodai

Haplotipai suteikia galimybę suprasti genų paveldimumą ir jų polimorfizmą. Atradus „polimerazės grandininės reakcijos“ (PGR) metodiką, padaryta didelė pažanga tiriant haplotipus.

Šiuo metu yra daugybė haplotipų tyrimo metodikų, iš kurių vieni iškiliausių yra:

DNR sekos nustatymas ir atskirų nukleotidų polimorfizmų (SNP) nustatymas

Tolesnės kartos sekvenavimo technologijų plėtra buvo didelis žingsnis tiriant haplotipus. Naujos technologijos leidžia aptikti vienos nukleotidų bazės variacijas konkrečiuose haplotipo regionuose.

Bioinformatikoje terminas haplotipas taip pat vartojamas norint paminėti atskirų nukleotidų polimorfizmų (SNP) grupės paveldėjimą DNR sekose.

Derinant bioinformatikos programas su haplotipų nustatymu, naudojant naujos kartos seką, galima tiksliai nustatyti kiekvieno bazės pokyčio vietą, pakaitalą ir poveikį populiacijos genome.

Mikrosatellitai (SSRS)

Mikrosatellitai arba SSRS savo vardą kildina iš angliškų žodžių „S padarinių sekos kartojimas ir trumpas tandemo kartojimas“. Tai yra trumpos nukleotidų sekos, kurios paeiliui kartojasi genomo srityje.

Įprasta, kad nekoduojančių haplotipų viduje yra mikrosatellitų, todėl, aptikus mikrosatellito pakartojimų skaičiaus pokyčius, galima pastebėti skirtingus asmenų haplotipų alelius.

Molekuliniai mikrosatellito žymekliai buvo sukurti daugybei haplotipų aptikti, pradedant augalų, tokių kaip papaja (Carica papaya), lytine lytimi ir baigiant žmogaus ligų, tokių kaip pjautuvo pavidalo ląstelių anemija, nustatymu.

Palengvinti fragmento ilgio polimorfizmai (AFLP)

Ši technika derina amplifikaciją su PGR reakcijomis su DNR suskaidymu dviem skirtingais restrikcijos fermentais. Šis metodas nustato polimorfinius lokusus haplotipuose pagal skirtingas skilimo vietas DNR sekoje.

Norėdami geriau iliustruoti techniką, įsivaizduokime tris vienodo ilgio, bet skirtingose ​​vietose iškirptus audinio fragmentus (šie fragmentai žymi tris PGR amplifikuotus haplotipo fragmentus).

Iki to laiko, kai audinys bus iškirptas, bus gauta daug skirtingų dydžių gabalų, nes kiekvienas audinys supjaustomas skirtingose ​​vietose. Užsakydami fragmentus pagal audinio tipą, iš kurio jie kilę, galime pamatyti, kur yra skirtumų tarp audinių ar haplotipų.

Diagnozės ir ligos

Svarbus genetinis haplotipų tyrimo pranašumas yra tas, kad jie išlieka beveik nepažeisti ar nepakitę tūkstančius kartų, ir tai leidžia nustatyti nutolusius protėvius ir kiekvieną mutaciją, kurią individai prisideda prie ligų vystymosi.

Žmonijos hipotipai skiriasi priklausomai nuo rasės ir, remiantis šia pirmąja, haplotipuose buvo aptikti genai, kurie sukelia sunkias ligas kiekvienoje žmonių rasėje.

Į „HapMap“ projektą įtrauktos keturios rasinės grupės: europiečiai, Nigerijos gyventojai, jorubai, hanų kinai ir japonai.

Tokiu būdu „HapMap“ projektas gali apimti skirtingas gyventojų grupes ir atsekti daugelio paveldimų ligų, turinčių įtakos kiekvienai iš keturių rasių, kilmę ir raidą.

Viena iš ligų, dažniausiai diagnozuojamų atliekant haplotipo analizę, yra pjautuvinė anemija žmonėms. Ši liga diagnozuojama stebint afrikinių haplotipų dažnį populiacijoje.

Kadangi Afrikoje yra gimtoji liga, identifikuojant afrikietiškus haplotipus populiacijose, lengva atsekti žmones, kuriems pjautuvo formos eritrocituose yra beta globinų genetinė seka (būdinga patologijai).

Pavyzdžiai

Su haplotipais yra konstruojami filogenetiniai medžiai, atspindintys kiekvieno iš haplotipų evoliucinius ryšius, aptiktus homologinių DNR molekulių mėginyje arba iš tos pačios rūšies, regione, kuriame mažai rekombinacijos arba jo visai nėra.

Viena iš labiausiai haplotipų tirtų šakų yra žmogaus imuninės sistemos raida. Neandertaliečių ir Denisovano genomams nustatyti hipotipai, koduojantys į TOll panašų receptorių (pagrindinį įgimtos imuninės sistemos komponentą).

Tai leidžia jiems sekti, kaip pasikeitė „šiuolaikinių“ žmonių populiacijų genetinės sekos nuo haplotipų sekų, kurios atitinka „protėvių“ žmones.

Sukuriant genetinių ryšių tinklą iš mitochondrijų haplotipų, tiriama, kaip rūšys sukuria pradinį efektą, nes tai leidžia mokslininkams nustatyti, kada populiacijos nustojo daugintis tarpusavyje ir įsitvirtino kaip atskiros rūšys.

Haplotipo R (Y-DNR) pasiskirstymas vietinėse populiacijose (Šaltinis: Maulucioni, per „Wikimedia Commons“) Haplotipo įvairovė naudojama nelaisvėje išaugintų gyvūnų genetinei įvairovei sekti ir tirti. Šie metodai yra naudojami ypač toms rūšims, kurias sunku stebėti laukinėje gamtoje.

Gyvūnų rūšys, tokios kaip rykliai, paukščiai, ir dideli žinduoliai, tokie kaip jaguarai, drambliai, be kita ko, nuolat genetiškai vertinamos naudojant mitochondrinius haplotipus, kad būtų galima stebėti nelaisvėje laikomų populiacijų genetinę būklę.

Nuorodos

1. Bahlo, M., Stankovich, J., Speed, TP, Rubio, JP, Burfoot, RK, & Foote, SJ (2006). Genomo plataus apimties haplotipų nustatymas naudojant SNP arba mikrosatellito haplotipo duomenis. Žmogaus genetika, 119 (1–2), 38–50.
2. Dannemann, M., Andrés, AM, & Kelso, J. (2016). Neandertalio ir denisovano tipo haplotipų intrografija lemia adaptacinius žmogaus Toll tipo receptorių pokyčius. Amerikos žurnalas apie žmonių genetiką, 98 (1), 22–33.
3. De Vries, HG, van der Meulen, MA, Rozen, R., Halley, DJ, Scheffer, H., Leo, P.,… ir te Meerman, GJ (1996). Haplotipo tapatumas tarp asmenų, kurių CFTR mutacijos alelis yra „tapatus nusileidimo metu“: haplotipų pasidalinimo koncepcijos naudingumo įrodymas genų kartografavimui realiose populiacijose. Žmogaus genetika, 98 (3), 304–309
4. „Degli-Esposti“, MA, „Leaver“, AL, Christiansen, FT, Witt, CS, Abraham, LJ, ir Dawkins, RL (1992). Protėvių haplotipai: konservuoti populiacijos MHC haplotipai. Žmogaus imunologija, 34 (4), 242–252.
5. Fellows, MR, Hartman, T., Hermelin, D., Landau, GM, Rosamond, F., & Rozenberg, L. (2009, birželis). Haplotipo išvadą riboja tikėtini haplotipo duomenys. Metiniame kombinatorinio modelio atitikimo simpoziume (p. 339–352). „Springer“, Berlynas, Heidelbergas.
6. Gabriel, SB, Schaffner, SF, Nguyen, H., Moore, JM, Roy, J., Blumenstiel, B., … & Liu-Cordero, SN (2002). Haplotipo blokų struktūra žmogaus genome. Science, 296 (5576), 2225–2229.
7. Tarptautinis „HapMap“ konsorciumas. (2005). Žmogaus genomo haplotipinis žemėlapis. „Nature“, 437 (7063), 1299 m.
8. Wynne, R., & Wilding, C. (2018). Mitochondrijų DNR halototipų įvairovė ir nelaisvėje laikomų smėlio tigrinių ryklių (Carcharias taurus) kilmė. „Zoo and Aquarium Research“ žurnalas, 6 (3), 74–78.
9. Yoo, YJ, Tang, J., Kaslow, RA ir Zhang, K. (2007). Haplotipo išvada esamiems - nėra genotipo duomenų, naudojant anksčiau nustatytus haplotipus ir haplotipų modelius. Bioinformatika, 23 (18), 2399–2406.
10. Jaunasis, NS (2018). Aplastinė anemija. „The New England Journal of Medicine“, 379 (17), 1643–1656.