Metody studia haplotypu, diagnózy, nemoci

A haplotyp je to oblast genomu, která má tendenci být zděděna společně po několik generací; obvykle je to všechno umístěno na stejném chromozomu. Haplotypy jsou produktem genetické vazby a zůstávají nedotčené během genetické rekombinace.

Slovo „haplotyp“ je odvozeno od kombinace slova „haploid“ a slova „genotyp“. „Haploid“ označuje buňky s jedinou sadou chromozomů a „genotyp“ označuje genetickou výbavu organismu.

Po definici může haplotyp popisovat pár genů nebo více genů, které jsou zděděny společně na chromozomu od rodiče, nebo může popisovat chromozom, který je zděděn zcela od rodiče, jako je tomu u chromozomu Y u mužů..

Například když haplotypy sdílejí geny pro dva různé fenotypové rysy, jako je barva vlasů a barva očí, jedinci, kteří mají gen pro barvu vlasů, budou mít také druhý gen pro barvu očí..

Haplotypy jsou jedním z nástrojů, které se dnes nejvíce používají ke studiu genealogie, ke sledování původu nemocí, k charakterizaci genetické variability a fylogeografie populací různých druhů živých bytostí..

Existuje několik nástrojů pro studium haplotypů, jedním z nejpoužívanějších dnes je „Mapa haplotypu„(HapMap), což je webová stránka, která umožňuje určit, které segmenty genomu jsou haplotypy.

Rejstřík článků

• 1 Studijní metody
  • 1.1 Sekvenování DNA a detekce jednonukleotidových polymorfismů (SNP)
  • 1.2 Mikrosatelity (SSRS)
  • 1.3 Zesílené polymorfismy délky fragmentů (AFLP)
• 2 Diagnózy a nemoci
• 3 příklady
• 4 Odkazy

Studijní metody

Haplotypy představují příležitost pochopit dědičnost genů a jejich polymorfismus. S objevem techniky „Polymerase Chain Reaction“ (PCR)Polymerázová řetězová reakce”) Značného pokroku bylo dosaženo ve studiu haplotypů.

V současné době existuje řada metodik ke studiu haplotypů, mezi nejvýznamnější patří:

Sekvenování DNA a detekce jednonukleotidových polymorfismů (SNP)

Vývoj technologií sekvenování nové generace představoval velký skok ve studiu haplotypů. Nové technologie umožňují detekovat variace až jedné nukleotidové báze ve specifických oblastech haplotypu.

V bioinformatice se termín haplotyp používá také k označení dědičnosti skupiny jednonukleotidových polymorfismů (SNP) v sekvencích DNA..

Kombinací bioinformatických programů s detekcí haplotypů pomocí sekvenování nové generace lze přesně určit polohu, substituci a účinek každé změny základny v genomu populace..

Mikrosatelity (SSRS)

Mikrosatelity nebo SSRS, odvozují svůj název od anglického „Simple Sequence Repeat Y Krátké tandemové opakování“. Jedná se o krátké nukleotidové sekvence, které se postupně opakují v oblasti genomu..

Je běžné najít mikrosatelity uvnitř nekódujících haplotypů, a proto lze detekcí variací v počtu opakování mikrosatelitů pozorovat různé alely v haplotypech jednotlivců..

Molekulární mikrosatelitní markery byly vyvinuty pro detekci nesčetných haplotypů, od pohlaví rostlin, jako je Papaya (Carica papája) až do detekce lidských onemocnění, jako je srpkovitá anémie.

Zesílené polymorfismy délky fragmentů (AFLP)

Tato technika kombinuje amplifikaci s PCR reakcemi s trávením DNA dvěma různými restrikčními enzymy. Tato technika detekuje polymorfní lokusy v haplotypech podle různých míst štěpení v sekvenci DNA..

Pro lepší ilustraci techniky si představme tři fragmenty látky stejné délky, ale rozřezané na různých místech (tyto fragmenty představují tři fragmenty haplotypu amplifikované technikou PCR).

V době, kdy je tkanina řezána, bude získáno mnoho kusů různých velikostí, protože každá tkanina je řezána na různých místech. Seřazením fragmentů podle typu látky, ze které pocházejí, budeme schopni sledovat, kde se nacházejí rozdíly mezi látkami nebo v haplotypech.

Diagnózy a nemoci

Důležitou výhodou genetického studia haplotypů je to, že zůstávají téměř nedotčené nebo nezměněné po tisíce generací, což umožňuje identifikaci vzdálených předků a každé z mutací, které jednotlivci přispívají k rozvoji nemocí.

Haplotypy v lidstvu se liší v závislosti na rase a na základě tohoto prvního byly detekovány geny v haplotypech, které způsobují těžká onemocnění u každé z lidských ras..

V projektu HapMap Zahrnuty jsou čtyři rasové skupiny: Evropané, Nigerijci, Yoruba, Číňané Han a Japonci.

Tímto způsobem projekt HapMap může pokrýt různé skupiny populace a sledovat původ a vývoj mnoha zděděných nemocí, které postihují každou ze čtyř ras.

Jednou z nemocí nejčastěji diagnostikovaných pomocí analýzy haplotypu je srpkovitá anémie u lidí. Toto onemocnění je diagnostikováno sledováním frekvence afrických haplotypů v populaci..

Identifikace afrických haplotypů v populacích jako původce v Africe usnadňuje sledování lidí, kteří mají mutaci v genetické sekvenci beta globinů v srpkovitých erytrocytech (charakteristické pro patologii).

Příklady

S haplotypy se vytvářejí fylogenetické stromy, které představují evoluční vztahy mezi každým z haplotypů nalezených ve vzorku homologních molekul DNA nebo ze stejného druhu v oblasti, která má malou nebo žádnou rekombinaci..

Jednou z nejvíce studovaných větví prostřednictvím haplotypů je vývoj lidského imunitního systému. Pro genom neandertálců a denisovanů byly identifikovány haplotypy kódující receptor podobný receptoru TOll (klíčová složka vrozeného imunitního systému)..

To jim umožňuje sledovat, jak se genetické sekvence v „moderních“ lidských populacích změnily z haplotypových sekvencí, které odpovídají „předkům“..

Budováním sítě genetických vztahů z mitochondriálních haplotypů se zkoumá, jak se u druhů vyskytuje zakladatelský efekt, protože to vědcům umožňuje identifikovat, kdy se populace mezi sebou přestaly reprodukovat a etablovaly se jako samostatné druhy..

Haplotypová rozmanitost se používá ke sledování a studiu genetické rozmanitosti zvířat chovaných v zajetí. Tyto techniky se používají zejména u druhů, které je obtížné ve volné přírodě sledovat..

Živočišné druhy, jako jsou žraloci, ptáci a velcí savci, jako jsou jaguáři, sloni, jsou mimo jiné neustále geneticky hodnoceni mitochondriálními haplotypy, aby sledovali genetický stav populací v zajetí..

Reference

1. Bahlo, M., Stankovich, J., Speed, T. P., Rubio, J. P., Burfoot, R. K., & Foote, S. J. (2006). Detekce sdílení haplotypu v širokém genomu pomocí dat SNP nebo mikrosatelitního haplotypu. Lidská genetika, 119 (1-2), 38-50.
2. Dannemann, M., Andrés, A. M. a Kelso, J. (2016). Introgrese haplotypů podobných neandertálským a denisovanským přispívá k adaptivní variabilitě lidských Toll podobných receptorů. The American Journal of Human Genetics, 98 (1), 22-33.
3. De Vries, H. G., van der Meulen, M. A., Rozen, R., Halley, D. J., Scheffer, H., Leo, P., ... & te Meerman, G. J. (1996). Identita haplotypu mezi jednotlivci, kteří sdílejí alelu mutace CFTR „identickou podle původu“: demonstrace užitečnosti koncepce sdílení haplotypu pro mapování genů ve skutečných populacích. Lidská genetika, 98 (3), 304-309
4. Degli-Esposti, M. A., Leaver, A. L., Christiansen, F. T., Witt, C. S., Abraham, L. J., & Dawkins, R. L. (1992). Haplotypy předků: zachované populace MHC haplotypů. Lidská imunologie, 34 (4), 242-252.
5. Fellows, M. R., Hartman, T., Hermelin, D., Landau, G. M., Rosamond, F., & Rozenberg, L. (2009, červen). Odvození haplotypu omezené věrohodnými daty haplotypu. Na výročním sympoziu o kombinatorickém porovnávání vzorů (str. 339–352). Springer, Berlín, Heidelberg.
6. Gabriel, S. B., Schaffner, S. F., Nguyen, H., Moore, J. M., Roy, J., Blumenstiel, B., ... & Liu-Cordero, S. N. (2002). Struktura bloků haplotypu v lidském genomu. Science, 296 (5576), 2225-2229.
7. Mezinárodní konsorcium HapMap. (2005). Haplotypová mapa lidského genomu. Nature, 437 (7063), 1299.
8. Wynne, R. a Wilding, C. (2018). Diverzita mitochondriální DNA haplotypu a původ žraloků písečných v zajetí (Carcharias taurus). Journal of Zoo and Aquarium Research, 6 (3), 74-78.
9. Yoo, Y. J., Tang, J., Kaslow, R. A., & Zhang, K. (2007). Haplotypová odvození pro přítomná data genotypu pomocí dříve identifikovaných haplotypů a vzorců haplotypu. Bioinformatika, 23 (18), 2399-2406.
10. Young, N. S. (2018). Aplastická anémie. The New England Journal of Medicine, 379 (17), 1643-1656.