HAPLOTYYPPI: TUTKIMUSMENETELMÄT, DIAGNOOSIT, SAIRAUDET, ESIMERKIT - BIOLOGIA - 2026

Haplotyypin on genomin alueella, joka yleensä on peritty yhdessä lukuisten sukupolvien läpi; tyypillisesti se on kaikki samassa kromosomissa. Haplotyypit ovat geneettisen kytkennän tuote ja pysyvät ehjinä geneettisen rekombinaation aikana.

Sana "haplotyyppi" on johdettu sanan "haploid" ja sanan "genotyyppi" yhdistelmästä. "Haploidi" viittaa soluihin, joissa on yksi joukko kromosomeja, ja "genotyyppi" viittaa organismin geneettiseen rakenteeseen.

Kaavio Y-kromosomin haplotyyppien jakautumisesta Aasian väestössä (Lähde: Moogalord Wikimedia Commonsin kautta) Määritelmän jälkeen haplotyyppi voi kuvata paria geenejä tai enemmän, jotka perivät yhdessä kromosomissa vanhemmalta, tai se voi kuvata kromosomia, jotka ovat perineet kokonaan vanhemmilta, kuten Y-kromosomi miehillä.

Esimerkiksi, kun haplotyypeillä on geenejä kahdelle erilaiselle fenotyypille, kuten hiusvärille ja silmien värelle, yksilöillä, joilla on hiusvärin geeni, tulee myös toinen silmienvärin geeni.

Haplotyypit ovat nykyään eniten käytettyjä välineitä sukututkimuksen tutkimuksessa, tautien alkuperän jäljittämisessä, erityyppisten elävien olentojen populaatioiden geenimuunnelman ja fylogeografian karakterisoinnissa.

Haplotyyppien tutkimiseksi on olemassa useita työkaluja, joista yksi nykyään eniten käytetty on "Haplotype map" (HapMap), joka on verkkosivu, jonka avulla voidaan määrittää, mitkä ovat geenisegmentit, jotka ovat haplotyyppejä.

Opiskelumenetelmät

Haplotyypit edustavat mahdollisuutta ymmärtää geenien perintöä ja niiden polymorfismia. "Polymeraasiketjureaktion" (PCR) tekniikan löytämisen myötä haplotyyppien tutkimuksessa saavutettiin paljon edistystä.

Tällä hetkellä haplotyyppien tutkimiseksi on olemassa lukuisia menetelmiä, joista merkittävimmät ovat:

DNA-sekvensointi ja yksittäisten nukleotidien polymorfismien (SNP) havaitseminen

Seuraavan sukupolven sekvensointitekniikoiden kehittäminen edusti suurta harppaus haplotyyppien tutkimiseen. Uudet tekniikat antavat mahdollisuuden havaita yhden nukleotidiemäksen variaatiot haplotyypin tietyillä alueilla.

Bioinformatiikassa termiä haplotyyppi käytetään myös viittaamaan yksittäisten nukleotidien polymorfismien (SNP) ryhmän perintöön DNA-sekvensseissä.

Yhdistämällä bioinformatiikkaohjelmat haplotyyppien havaitsemiseen käyttämällä seuraavan sukupolven sekvensointia, voidaan jokaisen kannan muutoksen sijainti, substituutio ja vaikutus populaation genomissa tunnistaa tarkasti.

Mikrosatelliitit (SSRS)

Mikrosatelliitit tai SSRS, saavat nimensä englanninkielisistä sanoista "S-koneen sekvenssin toisto ja lyhyt tandem-toisto". Nämä ovat lyhyitä nukleotidisekvenssejä, jotka toistuvat peräkkäin genomin alueella.

Ei-koodaavien haplotyyppien sisällä on yleistä löytää mikrosatelliitteja, joten havaitsemalla mikrosatelliittitoistojen lukumäärän vaihteluita voidaan havaita yksilöiden haplotyypeissä olevat eri alleelit.

Molekyyliset mikrosatelliittimarkkerit on kehitetty lukemattomien määrän haplotyyppien havaitsemiseksi kasvien, kuten papaijan (Carica papaya), sukupuolisuudesta ihmisen sairauksien, kuten sirppisoluanemian, havaitsemiseen.

Monistettu fragmentinpituuden polymorfismit (AFLP)

Tämä tekniikka yhdistää monistuksen PCR-reaktioihin DNA: n pilkkomisella kahdella erilaisella restriktioentsyymillä. Tekniikka havaitsee polymorfiset lokukset haplotyypeissä DNA-sekvenssin erilaisten pilkkoutumiskohtien mukaan.

Tekniikan paremman kuvaamiseksi kuvittelemme kolme samanpituista kangasfragmenttia, jotka leikataan eri kohtiin (nämä fragmentit edustavat kolmea PCR-monistettua haplotyyppifragmenttia).

Kankaan leikkaamiseen mennessä saadaan useita erikokoisia paloja, koska kukin kangas on leikattu eri paikoissa. Tilaamalla fragmentit niiden kudostyypin mukaan, mistä ne ovat peräisin, pystymme tarkkailemaan, mistä eroja kankaiden välillä tai haplotyypeissä on.

Diagnoosit ja sairaudet

Haplotyyppien geneettisen tutkimuksen tärkeä etu on, että ne pysyvät lähes ennallaan tai muuttumattomina tuhansien sukupolvien ajan, ja tämä mahdollistaa etäisten esi-isien tunnistamisen ja jokaisen mutaation, jonka yksilöt edistävät sairauksien kehittymiseen.

Ihmiskunnan hipotyypit vaihtelevat rodusta riippuen, ja tämän ensimmäisen perusteella on havaittu geenejä haplotyypeissä, jotka aiheuttavat vakavia sairauksia kussakin ihmiskunnassa.

HapMap-projekti sisältää neljä roduryhmää: eurooppalaiset, nigerialaiset, jorubalaiset, han-kiinalaiset ja japanilaiset.

Tällä tavoin HapMap-projekti voi kattaa eri väestöryhmät ja jäljittää monien perinnöllisten sairauksien alkuperä ja kehitys, jotka vaikuttavat jokaiseen neljään rodusta.

Yksi sairauksista, jotka diagnosoidaan yleisimmin haplotyyppianalyysin avulla, on sirppisoluanemia ihmisillä. Tämä sairaus diagnosoidaan seuraamalla afrikkalaisten haplotyyppien esiintymistiheyttä populaatiossa.

Koska afrikkalainen kotoperäinen sairaus, afrikkalaisten haplotyyppien tunnistaminen populaatioista on helppo jäljittää ihmisiä, joilla on mutaatio beeta-globiinien geneettisessä sekvenssissä sirpin muotoisissa punasoluissa (taudille ominaiset).

esimerkit

Haplotyypeillä konstruoidaan fylogeneettiset puut, jotka edustavat kunkin homologisten DNA-molekyylien näytteestä tai samasta lajista löytyneiden haplotyyppien välisiä suhteita alueella, jolla on vähän tai ei lainkaan rekombinaatiota.

Yksi tutkituimmista haplotyyppien kautta esiintyvistä haaroista on ihmisen immuunijärjestelmän kehitys. TOllin kaltaista reseptoria (synnynnäisen immuunijärjestelmän avainkomponentti) koodaavat haplotyypit on tunnistettu neandertaalilaisille ja Denisovan-genomille.

Tämä antaa heille mahdollisuuden seurata, kuinka "nykyaikaisten" ihmispopulaatioiden geneettiset sekvenssit ovat muuttuneet "esi-ikäisiä" ihmisiä vastaavista haplotyyppisekvensseistä.

Geneettisten suhteiden verkoston rakentaminen mitokondrioiden haplotyypeistä tutkii, kuinka perustajavaikutus esiintyy lajeissa, koska sen avulla tutkijat voivat tunnistaa, milloin populaatiot lopettivat lisääntymisen keskenään ja vakiinnuttuivat erillisiksi lajeiksi.

Haplotype R: n (Y-DNA) jakauma alkuperäiskansoissa (Lähde: Maulucioni, Wikimedia Commons). Haplotype-monimuotoisuutta käytetään seuraamaan ja tutkimaan vankeudessa kasvatettujen eläinten geneettistä monimuotoisuutta. Näitä tekniikoita käytetään erityisesti lajeihin, joita on vaikea tarkkailla luonnossa.

Eläinlajeja, kuten haita, lintuja ja muun muassa suuria nisäkkäitä, kuten jaguaareja, norsuja, arvioidaan jatkuvasti geneettisesti mitokondrioiden haplotyyppien avulla vankeudessa olevien populaatioiden geneettisen tilan seuraamiseksi.

Viitteet

1. Bahlo, M., Stankovich, J., Speed, TP, Rubio, JP, Burfoot, RK ja Foote, SJ (2006). Genomin laajuisen haplotyyppien jakamisen havaitseminen SNP: n tai mikrosatelliittisen haplotyyppidatan avulla. Ihmisgenetiikka, 119 (1-2), 38-50.
2. Dannemann, M., Andrés, AM, & Kelso, J. (2016). Neandertal- ja Denisovan-tyyppisten haplotyyppien tunkeutuminen edistää ihmisen Toll-tyyppisten reseptoreiden adaptiivista variaatiota. 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.,… ja te Meerman, GJ (1996). Haplotyyppidentiteetti yksilöiden välillä, joilla on ”identtiset laskeutumalla” CFTR-mutaatio-alleeli: osoittaa haplotyyppien jakamiskonseptin hyödyllisyys geenikartoituksessa todellisissa populaatioissa. Ihmisgenetiikka, 98 (3), 304-309
4. Degli-Esposti, MA, Leaver, AL, Christiansen, FT, Witt, CS, Abraham, LJ, ja Dawkins, RL (1992). Esivanhempien haplotyypit: konservoituneen populaation MHC-haplotyypit. Ihmisen immunologia, 34 (4), 242-252.
5. Fellows, MR, Hartman, T., Hermelin, D., Landau, GM, Rosamond, F., ja Rozenberg, L. (2009, kesäkuu). Uskottavan haplotyyppitiedon rajoittamat hipotyypin päätelmät. Vuosittaisessa yhdistelmämallien yhteensovittamisen symposiumissa (s. 339-352). Springer, Berliini, Heidelberg.
6. Gabriel, SB, Schaffner, SF, Nguyen, H., Moore, JM, Roy, J., Blumenstiel, B.,… & Liu-Cordero, SN (2002). Haplotyyppisten lohkojen rakenne ihmisen genomissa. Science, 296 (5576), 2225 - 2229.
7. Kansainvälinen HapMap-konsortio. (2005). Ihmisen perimän haplotyyppikartta. Nature, 437 (7063), 1299.
8. Wynne, R., ja Wilding, C. (2018). Mitokondrio-DNA: n haplotyyppien monimuotoisuus ja vangittujen hiekkatiikerihaiden (Carcharias taurus) alkuperä. Journal of Zoo and Aquarium Research, 6 (3), 74-78.
9. Yoo, YJ, Tang, J., Kaslow, RA, ja Zhang, K. (2007). Haplotyypin päätelmät nykyisestä - puuttuvat genotyyppitiedot käyttämällä aiemmin tunnistettuja haplotyyppejä ja haplotyyppikuvioita. Bioinformatics, 23 (18), 2399 - 2406.
10. Nuori, NS (2018). Aplastinen anemia. New England Journal of Medicine, 379 (17), 1643 - 1656.