Haplotype - Haplotype

Az 1. DNS-molekula egyetlen bázispáros helyen különbözik a 2. DNS-molekulától (C / A polimorfizmus).

A haplotípus ( haploid genotípus ) egy csoportja a allélek egy szervezetben , hogy együtt öröklődnek egyetlen szülő.

Sok szervezet tartalmaz genetikai anyagot ( DNS ), amelyet két szülő örököl. Normális esetben ezeknek az organizmusoknak a DNS-e párosítva hasonló kromoszómák két csoportjába szerveződik . Az utódok mindkét szülőtől kapnak egy kromoszómát minden szülőtől. A kromoszómapárok halmazát diploidnak, a párok csak egy felének halmazát pedig haploidnak nevezzük. A haploid genotípus (haplotípus) egy olyan genotípus, amely inkább a szinguláris kromoszómákat veszi figyelembe, mint a kromoszómapárokat. Lehet az egyik szülő összes kromoszómája vagy a kromoszóma kisebb része, például 9000 bázispár szekvencia .

Ennek a kifejezésnek azonban vannak más felhasználási módjai is. Először is, specifikus allélok (vagyis specifikus DNS- szekvenciák) gyűjteményét kell érteni a kromoszómán szorosan összekapcsolt gének csoportjában , amelyek valószínűleg együtt öröklődnek - vagyis valószínűleg konzerválódnak szekvenciaként amely túléli a szaporodás sok generációjának leszármazását. A második alkalmazás a kapcsolt egy nukleotid polimorfizmus (SNP) allélok halmazát jelenti, amelyek általában együtt fordulnak elő (azaz statisztikailag társulnak ). Úgy gondolják, hogy ezen statisztikai asszociációk és egy adott haplotípus szekvencia néhány alléljának azonosítása megkönnyítheti az összes többi ilyen polimorf hely azonosítását , amelyek a kromoszómán vannak a közelben. Ezek az információk kritikus jelentőségűek a gyakori betegségek genetikájának vizsgálatában ; amelyeket valójában embereken vizsgált a Nemzetközi HapMap Projekt . Harmadszor, sok emberi genetikai tesztelő vállalat harmadik módon használja a kifejezést: egy adott genetikai szegmensen belüli specifikus mutációk egyedi gyűjteményére utal; (lásd a rövid tandem ismétlődő mutációt).

A " haplocsoport " kifejezés az SNP / egyedi esemény polimorfizmus (UEP) mutációira utal, amelyek azt a kládot képviselik , amelyhez az emberi haplotípusok gyűjteménye tartozik. (A Clade itt olyan haplotípusok együttesére utal, amelyek közös ősökkel rendelkeznek.) A haplocsoport hasonló haplotípusok csoportja, amelyek közös ősökkel rendelkeznek egy nukleotid polimorfizmus mutációval . A mitokondriális DNS egy anyai vonal mentén halad át, amely évezredekre nyúlik vissza.

Haplotípus felbontás

Előfordulhat, hogy egy szervezet genotípusa nem határozza meg egyedileg haplotípusát. Vegyünk például egy diploid organizmust és két bi-allélos lókuszt (például SNP-ket ) ugyanazon a kromoszómán. Tegyük fel, hogy az első lokuszban A vagy T , a másodikban pedig G vagy C allél található . Mindkét lókusznak tehát három lehetséges genotípusa van : ( AA , AT és TT ), illetve ( GG , GC és CC ). Egy adott egyén számára kilenc lehetséges konfiguráció (haplotípus) van ezen a két lokuszon (az alábbi Punnett négyzet mutatja). Azoknál az egyéneknél, akik egy vagy mindkét lokuszban homozigóták, a haplotípusok egyértelműek - vagyis a T1T2 haplotípus és a T2T1 haplotípus nem különböztethető meg egymástól; ahol a T1 és a T2 fel van tüntetve annak jelzésére, hogy ugyanazok a lókuszok, de fel vannak tüntetve, hogy megmutassák, nem mindegy, hogy melyik sorrendben tekinti őket, a végeredmény két T lókusz. Az egyének heterozigóta mindkét loci, a ivarsejt fázis van kétértelmű - ezekben az esetekben, ha nem tudja, hogy melyik haplotípus van, például TA vs AT.

AA NÁL NÉL TT
GG AG AG AG TG KSZ TG
GC AG AC AG TC
vagy
AC TG 		KSZ TC
CC AC AC AC TC TC TC

A fázis kétértelműségének feloldásának egyetlen egyértelmű módszere a szekvenálás . Az egyének mintájával azonban meg lehet becsülni egy adott haplotípus valószínűségét, amikor a fázis nem egyértelmű.

Tekintettel számos egyed genotípusára, a haplotípusokra következtetni lehet haplotípus felbontással vagy haplotípus fázistechnikával. Ezek a módszerek azzal a megfigyeléssel működnek, hogy bizonyos haplotípusok bizonyos genomi régiókban gyakoriak. Ezért, figyelembe véve a lehetséges haplotípus-felbontások halmazát, ezek a módszerek azokat választják, amelyek összességében kevesebb különböző haplotípust alkalmaznak. E módszerek sajátosságai eltérnek - egyesek kombinatorikus megközelítéseken alapulnak (pl. Parszimónia ), míg mások különböző modelleken és feltételezéseken alapuló valószínűségi függvényeket használnak, mint például Hardy – Weinberg elv , koaleszcáló elméleti modell vagy tökéletes filogenika. Ezeknek a modelleknek a paramétereit ezután olyan algoritmusokkal becsüljük meg, mint az elvárás-maximalizálás algoritmusa (EM), a Markov-lánc Monte Carlo (MCMC) vagy a rejtett Markov-modellek (HMM).

A teljes folyadék mikrofluidikus haplotipizálása az egyes kromoszómák metafázisos sejtektől történő fizikai elválasztásának technikája, amelyet az egyes allélok haplotípusának közvetlen felbontása követ.

Y-DNS-haplotípusok genealógiai DNS-vizsgálatokból

Fő cikk: Genealógiai DNS-teszt

Más kromoszómákkal ellentétben az Y kromoszómák általában nem jönnek párban. Minden emberi férfinak (kivéve az XYY-szindrómát ) ennek a kromoszómának csak egy példánya van. Ez azt jelenti, hogy nincs esélye annak, hogy melyik példány öröklődik, és (a kromoszóma nagy részénél) nem fordul elő rekombinációval a másolatok közötti keverés ; tehát az autoszomális haplotípusokkal ellentétben az Y-kromoszóma haplotípus generációk között valójában nem véletlenszerű. Az emberi hím nagyrészt ugyanazzal az Y kromoszómával rendelkezik, mint az apja, adjon vagy vegyen néhány mutációt; így az Y kromoszómák általában érintetlenül apáról fiúra szállnak, kicsi, de felhalmozódó mutációkkal, amelyek a hímvonalak megkülönböztetésére szolgálhatnak. Különösen az Y-DNS-nek, amelyet az Y-DNS genealógiai DNS-teszt számozott eredményének képviselnek, meg kell egyeznie, kivéve a mutációkat.

UEP eredmények (SNP eredmények)

Az egyedi események polimorfizmusai (UEP), például az SNP-k, a haplocsoportokat képviselik . Az STR-ek a haplotípusokat képviselik. Az Y-kromoszóma-DNS-vizsgálatból származó teljes Y-DNS-haplotípust tartalmazó eredmények két részre oszthatók: az UEP-k eredményei, amelyeket néha lazán neveznek SNP-eredményeknek, mivel a legtöbb UEP egy nukleotid polimorfizmus , és a mikroszatellit rövid tandem eredményei ismételje meg a szekvenciákat ( Y-STR ).

Az UEP eredményei azoknak az eseményeknek az öröklődését jelentik, amelyekről feltételezhető, hogy feltételezhető, hogy az emberiség történelmében csak egyszer történtek. Ezek felhasználhatók az egyén Y-DNS haplocsoportjának , az egész emberiség "családfájában" betöltött helyének azonosítására . A különböző Y-DNS-haplocsoportok azonosítják azokat a genetikai populációkat, amelyek gyakran egyértelműen társulnak bizonyos földrajzi régiókhoz; megjelenésük a különböző régiókban található újabb populációkban a jelenlegi egyének közvetlen patrilinális őseinek több tízezer évvel ezelőtti vándorlását jelenti .

Y-STR haplotípusok

A genetikai eredmények tartalmazzák az Y-STR haplotípust , a tesztelt Y-STR markerek eredményhalmazát is.

Az UEP-ketől eltérően az Y-STR-ek sokkal könnyebben mutálódnak, ami lehetővé teszi számukra, hogy megkülönböztessék a legújabb genealógiát. De ez azt is jelenti, hogy ahelyett, hogy egy genetikai esemény leszármazottai ugyanazon eredménnyel járnának, az Y-STR haplotípusok valószínűleg szétterjedtek, és többé-kevésbé hasonló eredményekből álló klasztert alkottak . Ennek a klaszternek tipikusan egy legvalószínűbb középpontja lesz, a modális haplotípus (feltehetően hasonló az eredeti alapító esemény haplotípusához ), valamint egy haplotípus-sokféleség - annak mértéke, amelyre kiterjedt. Minél tovább zajlott a múltban a meghatározó esemény, és minél inkább a későbbi népességnövekedés korán következett be, annál nagyobb lesz a haplotípus sokféleség egy adott utódszám számára. Ha azonban a haplotípus sokféleség kisebb egy adott utódszám esetében, ez egy újabb közös ősre vagy a közelmúltbeli populáció bővülésre utalhat.

Fontos megjegyezni, hogy az UEP-ktől eltérően két hasonló Y-STR haplotípussal rendelkező személy nem feltétlenül rendelkezik hasonló származással. Az Y-STR események nem egyediek. Ehelyett az Y-STR haplotípus eredményeinek klaszterei, amelyek különböző eseményekből és különböző történetekből származnak, átfedik egymást.

A legtöbb esetben hosszú idő telt el a haplocsoportok meghatározó eseményei óta, így jellemzően az esemény leszármazottaihoz kapcsolódó Y-STR haplotípus eredmények csoportja meglehetősen széles lett. Ezek az eredmények hajlamosak lesznek jelentősen átfedni az egyéb haplocsoportokhoz kapcsolódó Y-STR haplotípusok (hasonlóan széles) klasztereit. Ez lehetetlenné teszi a kutatók számára, hogy teljes bizonyossággal megjósolják, hogy az Y-DNS haplocsoportja melyik Y-STR haplotípusra mutat. Ha az UEP-ket nem tesztelik, az Y-STR-eket csak a haplocsoport-származás valószínűségének előrejelzésére lehet felhasználni, a bizonyosságokra azonban nem.

Hasonló forgatókönyv áll fenn annak megvizsgálására, hogy a megosztott vezetéknevek jelzik-e a közös genetikai származást. A hasonló Y-STR haplotípusok klasztere jelezhet közös közös ősöket, azonosítható modális haplotípussal, de csak akkor, ha a klaszter kellően elkülönül attól, ami véletlenül történhetett különböző egyénektől, akik történelmileg ugyanazt a nevet vették fel egymástól függetlenül. Sok név például a közös foglalkozásokból származik, vagy egyes helyszínek lakásához kötődik. A genetikai genealógia megalapozásához átfogóbb haplotípus-tipizálásra van szükség. A kereskedelmi DNS-tesztelő cégek mostantól számtalan markerkészlet tesztelését kínálják ügyfeleiknek, hogy javítsák genetikai származásuk meghatározását. A tesztelt jelzőkészletek száma az első évek 12-ről az utóbbi időben 111-re nőtt.

Az adatbázisból adatbányászott különféle vezetéknevek közötti valószerű kapcsolat megállapítása lényegesen bonyolultabb. A kutatónak meg kell állapítania, hogy a szóban forgó populáció legközelebbi tagja, akit szándékosan választanak emiatt a lakosság köréből, valószínűleg nem véletlenül fog megegyezni. Ez több, mint annak megállapítása, hogy a populáció véletlenszerűen kiválasztott tagja valószínűleg nem véletlenül játszik ilyen szoros mérkőzést. A nehézségek miatt valószínűleg lehetetlen a különböző vezetéknevek közötti kapcsolat megállapítása, mint egy ilyen forgatókönyv esetén, kivéve azokat a különleges eseteket, amikor speciális információk állnak rendelkezésre a vizsgált jelöltek népességének drasztikus korlátozásához.

Sokféleség

A haplotípus sokféleség egy adott haplotípus egyediségének mérője egy adott populációban. A haplotípus sokféleséget (H) a következőképpen számolják: hol van a mintában lévő egyes haplotípusok (relatív) haplotípus gyakorisága és a minta mérete. Minden minta esetében megadjuk a haplotípus változatosságát.

Lásd még

Szoftver

  • FAMHAP - A FAMHAP olyan szoftver, amely egyszeres marker elemzésre szolgál, és különösen szorosan kapcsolt markerekből származó fázis nélküli genotípus adatok együttes elemzésére (haplotípus elemzés).
  • Fúga - EM alapú haplotípus becslés és asszociációs tesztek független és nukleáris családokban.
  • HPlus - Szoftvercsomag haplotípusok imputálására és tesztelésére társulási vizsgálatokban egy módosított módszer alkalmazásával, amely magában foglalja az elvárás-maximalizálás algoritmust és a progresszív ligálás néven ismert Bayes-i módszert.
  • HaploBlockFinder - Szoftvercsomag a haplotípus blokkszerkezet elemzéséhez.
  • Haploscribe - Teljes kromoszóma haplotípusok rekonstrukciója a nukleáris család összes genotípusú helyzete alapján, beleértve a ritka variánsokat is.
  • Haploview - A kötés egyensúlyhiányának megjelenítése , a haplotípus becslése és a haplotípus jelölése ( Honlap ).
  • HelixTree - Haplotype elemző szoftver - Haplotype Trend Regresszió (HTR), haplotípusos asszociációs tesztek és haplotípus frekvencia becslés mind az elvárás-maximalizálás (EM) algoritmus, mind az összetett haplotípus módszer (CHM) segítségével.
  • FÁZIS - Szoftver haplotípus rekonstrukcióhoz és rekombinációs ráta becsléséhez a populáció adatai alapján.
  • SHAPEIT - A SHAPEIT2 egy program az SNP genotípusok haplotípus becslésére nagy kohorszokban az egész kromoszómán.
  • SNPHAP - EM alapú szoftver a haplotípus frekvenciák becslésére fázis nélküli genotípusokból.
  • WHAP - haplotípus alapú asszociációs elemzés.

Hivatkozások

Külső linkek