HAPLOTÍPUS: VIZSGÁLATI MÓDSZEREK, DIAGNÓZISOK, BETEGSÉGEK, PÉLDÁK - BIOLÓGIA - 2026

A haplotípus a genom egy olyan régiója, amely több generáción keresztül hajlandó együtt öröklődni; általában ez mind ugyanabban a kromoszómában van. A hipotípusok a genetikai kötés terméke, és érintetlenek maradnak a genetikai rekombináció során.

A "haplotípus" szó a "haploid" és a "genotípus" szó kombinációjából származik. A "Haploid" olyan sejtekre vonatkozik, amelyek egyetlen kromoszóma-halmazt tartalmaznak, a "genotípus" pedig egy szervezet genetikai összetételére utal.

Az Y-kromoszóma haplotípusainak eloszlási sémája az ázsiai populációkban (Forrás: Moogalord a Wikimedia Commons segítségével) leírhat egy olyan kromoszómát, amelyet teljes egészében a szülőtől örököl, például a férfiak Y kromoszómáját.

Például, ha a haplotípusok megosztják a gének két különböző fenotípusos karakterét, például a hajszínét és a szemszínét, akkor az egyének, akik rendelkeznek a hajszín génjével, a szemszín másik génjének is rendelkeznek.

A hipotípusok az egyik leggyakrabban alkalmazott eszköz a családfa tanulmányozására, a betegségek eredete nyomon követésére, a különféle típusú élőlények populációinak genetikai variabilitásának és filogeográfiájának jellemzésére.

A haplotípusok tanulmányozására több eszköz létezik, manapság az egyik leginkább használt "Haplotype map" (HapMap), amely egy weboldal, amely lehetővé teszi annak meghatározását, hogy melyik genomszegmens mely haplotípus.

Tanulási módszerek

A hipotípusok lehetőséget adnak a gének öröklődésének és polimorfizmusának megértésére. A "Polimeráz láncreakció" (PCR) technika felfedezésével nagy előrelépés történt a haplotípusok vizsgálatában.

Jelenleg számos módszertan létezik a haplotípusok tanulmányozására, ezek közül a legjelentősebbek a következők:

DNS-szekvenálás és az egyetlen nukleotid polimorfizmus (SNP) kimutatása

A következő generációs szekvenálási technológiák fejlesztése nagy ugrást jelentett a haplotípusok tanulmányozása szempontjából. Az új technológiák lehetővé teszik akár egy nukleotidbázis variációk kimutatását a haplotípus meghatározott régióiban.

A bioinformatikában a haplotípus kifejezést arra is használják, hogy a DNS-szekvenciákban egy nukleotid polimorfizmus (SNP) egy csoportjának öröklődését jelöljék.

A bioinformatikai programokat a haplotípus-detektálással kombinálva a következő generációs szekvenálással, a populáció genomjában az egyes bázisváltozások helyzete, helyettesítése és hatása pontosan meghatározható.

Mikroszatellitok (SSRS)

A mikroszatellitok vagy SSRS-ek nevüket az angol „S eszköz szekvencia ismétlés és rövid tandem ismétlés” származtatják. Ezek rövid nukleotidszekvenciák, amelyek egymás után megismétlődnek a genom egy régiójában.

Gyakori, hogy a nem kódoló haplotípusokban mikroszatelliteket találnak, ezért a mikroszatellit ismétlések számának változásainak felismerésével megfigyelhetők az egyének haplotípusainak különböző allélei.

Molekuláris mikrosatellit markereket fejlesztettek ki számos haplotípus kimutatására, kezdve a növények, például a papaya (Carica papaya) ivarozásától kezdve az emberi betegségek, például sarlósejtes anaemia felismeréséig.

Erősített fragmens hosszúságú polimorfizmusok (AFLP)

Ez a módszer kombinálja az amplifikációt a PCR reakciókkal, a DNS emésztéssel két különböző restrikciós enzimmel. A módszer haplotípusokban kimutatja a polimorf lókuszokat a DNS-szekvencia különböző hasítási helyeinek megfelelően.

A technika jobb szemléltetése érdekében képzeljünk el három azonos hosszúságú, de különböző helyekre vágott szövetfragmenst (ezek a fragmensek három PCR-rel amplifikált haplotípusfragmenst jelentenek).

Mire a szövetet darabolják, sok különböző méretű darabot kapnak, mivel az egyes szöveteket különböző helyeken vágják. Ha a fragmenseket az azokból származó szövet típusa szerint rendezzük, láthatjuk, hogy hol vannak különbségek a szövetek között vagy a haplotípusokban.

Diagnózisok és betegségek

A haplotípusok genetikai vizsgálatának fontos előnye, hogy szinte érintetlenek vagy változatlanok maradnak generációk ezrein keresztül, és ez lehetővé teszi a távoli ősök azonosítását és a mutációk mindegyikét, amelyek az egyének hozzájárulnak a betegségek kialakulásához.

Az emberiség hapotlotípusai a fajtól függően változnak, és ennek alapján az első olyan gének kerültek kimutatásra a haplotípusokban, amelyek súlyos betegségeket okoznak az emberi fajok mindegyikében.

A HapMap projekt négy faji csoportot foglal magában: európaiak, nigériai, joruba, han kínai és japán.

Ily módon a HapMap projekt lefedheti a különböző népességcsoportokat, és nyomon tudja követni számos öröklött betegség eredetét és alakulását, amelyek mind a négy fajt érintik.

Az egyik betegség, amelyet a haplotípus elemzéssel leggyakrabban diagnosztizálnak, a sarlósejtes anaemia emberben. Ezt a betegséget az afrikai haplotípusok gyakoriságának követésével diagnosztizálják egy populációban.

Mivel Afrikában őshonos betegség létezik, az afrikai haplotípusok azonosítása a populációkban megkönnyíti azoknak az embereknek a felkutatását, akiknek a sarló alakú eritrocitákban a béta-globinek genetikai szekvenciájának mutációja van (ez a patológia jellemző).

Példák

A haplotípusokkal filogenetikai fákat építünk, amelyek a homológ DNS-molekulák vagy ugyanazon fajok mintájában található haplotípusok mindegyikének evolúciós kapcsolatát mutatják egy olyan régióban, ahol kevés vagy egyáltalán nem rekombinálódik.

A haplotípusokon keresztül az egyik leginkább tanulmányozott ága az emberi immunrendszer fejlődése. A TOll-szerű receptort (a veleszületett immunrendszer kulcsfontosságú alkotórészét) kódoló haplotípusokat azonosítottuk a neandertáliai és a Denisovan genomban.

Ez lehetővé teszi számukra annak nyomon követését, hogy a "modern" emberi populációk genetikai szekvenciái hogyan változtak a "régi" embereknek megfelelő haplotípus szekvenciákhoz képest.

A genetikai kapcsolatok hálózatának a mitokondriális haplotípusokból történő kiépítése megvizsgálja, hogy az alapító hatás miként fordul elő a fajokban, mivel ez lehetővé teszi a tudósok számára, hogy azonosítsák, mikor állnak a populációk egymás után szaporodni, és önálló fajokként alakulnak ki.

A Haplotype R (Y-DNS) eloszlása ​​a natív populációkban (Forrás: Maulucioni, a Wikimedia Commons segítségével) A Haplotype diverzitást fogságban tartott állatok genetikai sokféleségének nyomon követésére és tanulmányozására használják. Ezeket a technikákat különösen azoknál a fajoknál használják, amelyeket a vadonban nehéz megfigyelni.

Az állati fajokat, például a cápákat, a madarakat és a nagy emlősöket, például a jaguárokat, az elefántokat, többek között folyamatosan genetikailag értékelik a mitokondriális haplotípusok révén a fogva tartott populációk genetikai állapotának ellenőrzése céljából.

Irodalom

1. Bahlo, M., Stankovich, J., Speed, TP, Rubio, JP, Burfoot, RK és Foote, SJ (2006). A genom széles haplotípus megosztása SNP vagy mikrosatellit haplotípus adatok felhasználásával. Humán genetika, 119 (1-2), 38-50.
2. Dannemann, M., Andrés, AM és Kelso, J. (2016). A neandertali és Denisovan-szerű haplotípusok introgressziója hozzájárul az emberi Toll-szerű receptorok adaptív variációjához. Az American Journal of Human Genetics, 98 (1), 22-33.
3. De Vries, HG, van der Meulen, MA, Rozen, R., Halley, DJ, Scheffer, H., Leo, P.,… & te Meerman, GJ (1996). Haplotípus-azonosság azon egyének között, akiknek "leszármazással azonos" CFTR mutációs allélje van: a haplotípus-megosztási koncepció hasznosságának bemutatása a génképezéshez a valós populációkban. Humán genetika, 98 (3), 304-309
4. Degli-Esposti, MA, Leaver, AL, Christiansen, FT, Witt, CS, Abraham, LJ, és Dawkins, RL (1992). Ősi haplotípusok: konzervált populáció MHC haplotípusok. Humán immunológia, 34 (4), 242-252.
5. Fellows, MR, Hartman, T., Hermelin, D., Landau, GM, Rosamond, F. és Rozenberg, L. (2009, június). A hipotípus-következtetést a valószínű haplotípus-adatok korlátozzák. A kombinatorikus minták illesztéséről szóló éves szimpóziumban (339-352. Oldal). Springer, Berlin, Heidelberg.
6. Gabriel, SB, Schaffner, SF, Nguyen, H., Moore, JM, Roy, J., Blumenstiel, B.,… és Liu-Cordero, SN (2002). A haplotípus blokkok szerkezete az emberi genomban. Science, 296 (5576), 2225-2229.
7. Nemzetközi HapMap Konzorcium. (2005). Az emberi genom haplotípus térképe. Nature, 437 (7063), 1299.
8. Wynne, R., és Wilding, C. (2018). A mitokondriális DNS haplotípusának sokfélesége és a fogságban lévő homoki tigris cápa (Carcharias taurus) eredete. Journal of Zoo and Aquarium Research, 6 (3), 74-78.
9. Yoo, YJ, Tang, J., Kaslow, RA és Zhang, K. (2007). Haplotípus-következtetés jelenlegi - hiányzó genotípus-adatokhoz korábban azonosított haplotípusok és haplotípusminták felhasználásával. Bioinformatics, 23 (18), 2399-2406.
10. Young, NS (2018). Aplasztikus vérszegénység. A New England Journal of Medicine, 379 (17), 1643-1656.