Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Молекула ДНК 1 отличается от молекулы ДНК 2 одним положением пары оснований (полиморфизм C / A).

Гаплотип ( гаплоидный генотип ) представляет собой группу аллелей в качестве организма , унаследованных вместе от одного из родителей. [1] [2]

Многие организмы содержат генетический материал ( ДНК ), унаследованный от двух родителей. Обычно ДНК этих организмов организована в виде двух наборов попарно похожих хромосом . Потомство получает по одной хромосоме в каждой паре от каждого родителя. Набор пар хромосом называется диплоидом, а набор только одной половины каждой пары называется гаплоидом. Гаплоидный генотип (гаплотип) - это генотип, который учитывает отдельные хромосомы, а не пары хромосом. Это могут быть все хромосомы одного из родителей или небольшая часть хромосомы, например последовательность из 9000 пар оснований .

Однако есть и другие варианты использования этого термина. Во-первых, он используется для обозначения набора определенных аллелей (то есть конкретных последовательностей ДНК ) в кластере тесно связанных генов на хромосоме , которые, вероятно, будут унаследованы вместе, то есть они, вероятно, будут сохранены как последовательность это переживает происхождение многих поколений воспроизводства. [3] [4] Второе значение - это набор аллелей связанного однонуклеотидного полиморфизма (SNP), которые, как правило, всегда встречаются вместе (т. Е. Связаны статистически ). Считается, что идентификация этих статистических ассоциаций и нескольких аллелей определенной последовательности гаплотипов может облегчить идентификациювсе другие такие полиморфные сайты, которые находятся поблизости на хромосоме. Такая информация имеет решающее значение для исследования генетики распространенных заболеваний ; которые фактически были исследованы на людях в рамках Международного проекта HapMap . [5] [6] В-третьих, многие компании, занимающиеся генетическим тестированием человека, используют этот термин третьим образом: для обозначения индивидуального набора специфических мутаций в пределах данного генетического сегмента; (см. мутацию с коротким тандемным повторением ).

Термин « гаплогруппа » относится к мутациям полиморфизма SNP / уникального события (UEP), которые представляют кладу, к которой принадлежит набор определенных гаплотипов человека. (Клад здесь относится к набору гаплотипов совместных общему предка.) [7] гаплогруппа представляет собой группу аналогичных гаплотипов , которые разделяют общий предок с однонуклеотидный полиморфизмами мутацией . [8] [9] Митохондриальная ДНК проходит по материнской линии, которая насчитывает тысячи лет. [8]

Разрешение гаплотипа [ править ]

Генотип организма не может однозначно определять его гаплотип. Например, рассмотрим диплоидный организм и два биаллельных локуса (например, SNP ) на одной хромосоме. Предположим , что первый локус имеет аллели А или Т , а второй локус G или C . Таким образом, оба локуса имеют три возможных генотипа : ( AA , AT и TT ) и ( GG , GC и CC ) соответственно. Для данного человека существует девять возможных конфигураций (гаплотипов) в этих двух локусах (показаны наКвадрат Пеннета ниже). Для людей, гомозиготных по одному или обоим локусам, гаплотипы однозначны - это означает, что нет никакой дифференциации гаплотипа T1T2 по сравнению с гаплотипом T2T1; где T1 и T2 помечены, чтобы показать, что они являются одним и тем же локусом, но помечены как таковые, чтобы показать, что не имеет значения, в каком порядке вы их рассматриваете, конечный результат - два локуса T. Для лиц , гетерозиготных в обоих локусов, то гамет фаза является неоднозначным - в этих случаях, вы не знаете , какой гаплотип у вас есть, например, TA против AT.

AAВTT
GGAG AGAG TGТГ ТГ
GCAG ACAG TC
или
AC TG		ТГ ТК
CCAC ACAC TCТК ТК

Единственный однозначный метод разрешения фазовой неоднозначности - это секвенирование . Однако можно оценить вероятность конкретного гаплотипа, когда фаза неоднозначна, используя выборку людей.

Учитывая генотипы для ряда людей, гаплотипы могут быть выведены с помощью разрешения гаплотипов или методов фазирования гаплотипов. Эти методы работают на основе наблюдения, что определенные гаплотипы являются общими в определенных областях генома. Следовательно, учитывая набор возможных разрешений гаплотипов, эти методы выбирают те, которые используют меньше различных гаплотипов в целом. Специфика этих методов различается - некоторые из них основаны на комбинаторных подходах (например, экономия ), тогда как другие используют функции правдоподобия, основанные на различных моделях и предположениях, таких как принцип Харди – Вайнберга , модель объединенной теории или совершенная филогения. Затем параметры в этих моделях оцениваются с использованием таких алгоритмов, какалгоритм ожидания-максимизации (EM), цепь Маркова Монте-Карло (MCMC) или скрытые модели Маркова (HMM).

Микрожидкостное гаплотипирование всего генома - это метод физического отделения отдельных хромосом от метафазной клетки с последующим прямым разрешением гаплотипа для каждого аллеля.

Гаплотипы Y-ДНК из генеалогических ДНК-тестов [ править ]

Основная статья: Генеалогический ДНК-тест

В отличие от других хромосом, Y-хромосомы обычно не попадают в пары. Каждый мужчина (за исключением людей с синдромом XYY ) имеет только одну копию этой хромосомы. Это означает, что нет никаких случайных вариаций того, какая копия унаследована, а также (для большей части хромосомы) нет перетасовки между копиями путем рекомбинации ; итак, в отличие от аутосомногогаплотипов, фактически не существует какой-либо рандомизации гаплотипа Y-хромосомы между поколениями. Мужчина-мужчина должен в основном иметь ту же Y-хромосому, что и его отец, плюс-минус несколько мутаций; таким образом, Y-хромосомы, как правило, передаются от отца к сыну в основном неповрежденными, с небольшим, но накапливающимся числом мутаций, которые могут служить для дифференциации мужских линий. В частности, Y-ДНК, представленная как пронумерованные результаты генеалогического ДНК-теста Y-ДНК, должна совпадать, за исключением мутаций.

Результаты UEP (результаты SNP) [ править ]

Полиморфизмы уникальных событий (UEP), такие как SNP, представляют гаплогруппы . STR представляют собой гаплотипы. Результаты, которые включают полный гаплотип Y-ДНК из теста ДНК Y-хромосомы, можно разделить на две части: результаты для UEP, иногда свободно называемые результатами SNP, поскольку большинство UEP являются однонуклеотидными полиморфизмами , и результаты для микросателлитных коротких тандемов. повторяющиеся последовательности ( Y-STR ).

Результаты UEP представляют собой наследие событий, которые, как можно предположить, произошли только один раз за всю историю человечества. Их можно использовать для определения гаплогруппы Y-ДНК человека , его места в «генеалогическом древе» всего человечества. Различные гаплогруппы Y-ДНК идентифицируют генетические популяции, которые часто отчетливо связаны с определенными географическими регионами; их появление в более поздних популяциях, расположенных в разных регионах, представляет собой миграции десятков тысяч лет назад прямых предков по отцовской линии нынешних особей.

Гаплотипы Y-STR [ править ]

Генетические результаты также включают гаплотип Y-STR , набор результатов тестируемых маркеров Y-STR.

В отличие от UEP, Y-STR мутируют намного легче, что позволяет использовать их для различения недавней генеалогии. Но это также означает, что, а не популяция потомков генетического события, у всех одинаковый результат, гаплотипы Y-STR, вероятно, разделились, чтобы сформировать кластер с более или менее похожими результатами. Как правило, этот кластер будет иметь определенный наиболее вероятный центр, модальный гаплотип (предположительно похожий на гаплотип исходного события основания), а также разнообразие гаплотипов.- степень его распространения. Чем дальше в прошлом произошло определяющее событие и чем раньше происходил последующий рост популяции, тем большее разнообразие гаплотипов будет для определенного числа потомков. Однако, если разнообразие гаплотипов меньше для определенного числа потомков, это может указывать на более недавнего общего предка или недавнее расширение популяции.

Важно отметить, что, в отличие от UEP, два человека со сходным гаплотипом Y-STR не обязательно могут иметь сходное происхождение. События Y-STR не уникальны. Вместо этого кластеры результатов гаплотипа Y-STR, унаследованные от разных событий и разных историй, имеют тенденцию перекрываться.

В большинстве случаев прошло много времени с момента определения событий гаплогруппами, поэтому обычно кластер результатов гаплотипа Y-STR, связанных с потомками этого события, становится довольно широким. Эти результаты будут иметь тенденцию значительно перекрывать (аналогично широкие) кластеры гаплотипов Y-STR, связанные с другими гаплогруппами. Это лишает исследователей возможности предсказать с абсолютной уверенностью, на какую гаплогруппу Y-ДНК укажет гаплотип Y-STR. Если UEP не тестируются, Y-STR могут использоваться только для прогнозирования вероятностей происхождения гаплогруппы, но не достоверности.

Похожий сценарий существует при попытке оценить, указывают ли общие фамилии на общее генетическое происхождение. Кластер подобных гаплотипов Y-STR может указывать на общего общего предка с идентифицируемым модальным гаплотипом, но только если кластер достаточно отличается от того, что могло случиться случайно у разных людей, исторически принимавших одно и то же имя независимо. Например, многие имена были заимствованы из общих занятий или были связаны с местами проживания. Для установления генетической генеалогии необходимо более обширное типирование гаплотипов. Коммерческие компании, занимающиеся тестированием ДНК, теперь предлагают своим клиентам тестирование большего количества наборов маркеров, чтобы улучшить определение их генетического происхождения. Количество протестированных наборов маркеров увеличилось с 12 в первые годы до 111 в последнее время.

Установить правдоподобное родство между разными фамилиями, полученными из базы данных, значительно сложнее. Исследователь должен установить, что самый ближайший член рассматриваемой популяции, специально выбранный из популяции по этой причине, вряд ли совпадет случайно. Это больше, чем просто установление того, что случайно выбранный член популяции вряд ли будет иметь такое близкое совпадение случайно. Из-за сложности установить родство между разными фамилиями, как в таком сценарии, вероятно, будет невозможно, за исключением особых случаев, когда есть конкретная информация, резко ограничивающая размер рассматриваемой совокупности кандидатов.

Разнообразие [ править ]

Разнообразие гаплотипов - это мера уникальности конкретного гаплотипа в данной популяции. Разнообразие гаплотипов (H) вычисляется как: [10] где - (относительная) частота гаплотипов каждого гаплотипа в выборке, а - размер выборки. Разнообразие гаплотипов приведено для каждого образца.

См. Также [ править ]

  • Оценка гаплотипа
  • Международный проект HapMap
  • Генеалогический ДНК-тест
  • Гаплогруппа
  • Y-STR
  • ПЛИНК (генетический набор инструментов)
  • Гаплогруппа E-M215 (Y-ДНК)

Программное обеспечение [ править ]

  • FAMHAP [11] - FAMHAP - это программа для анализа одного маркера и, в частности, совместного анализа нефазированных данных генотипа по тесно связанным маркерам (анализ гаплотипов).
  • Fugue - оценка гаплотипов на основе ЭМ и тесты ассоциации в неродственных и нуклеарных семьях.
  • HPlus [12] - программный пакет для вменения и тестирования гаплотипов в ассоциативных исследованиях с использованием модифицированного метода, который включает алгоритм максимизации ожидания и байесовский метод, известный как прогрессивное лигирование.
  • HaploBlockFinder - программный комплекс для анализа блочной структуры гаплотипов.
  • Haploscribe [13] - Реконструкция гаплотипов всей хромосомы на основе всех генотипированных позиций в нуклеарной семье, включая редкие варианты.
  • Haploview [14] - Визуализация неравновесия сцепления , оценка гаплотипов и тегирование гаплотипов ( Домашняя страница ).
  • HelixTree - программное обеспечение для анализа гаплотипов - регрессия тренда гаплотипов (HTR), тесты гаплотипических ассоциаций и оценка частоты гаплотипов с использованием как алгоритма максимизации ожидания (EM), так и метода составных гаплотипов (CHM).
  • ФАЗА - программа для реконструкции гаплотипов и оценки скорости рекомбинации по данным населения.
  • SHAPEIT [15] - SHAPEIT2 - это программа для оценки гаплотипов генотипов SNP в больших когортах по всей хромосоме.
  • SNPHAP - программное обеспечение на основе ЭМ для оценки частот гаплотипов из нефазированных генотипов.
  • WHAP [16] - ассоциативный анализ на основе гаплотипов .

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ C. Barry Cox, Peter D. Moore, Richard Ladle. Wiley-Blackwell, 2016. ISBN  978-1-118-96858-1 p106. Биогеография: экологический и эволюционный подход
  2. ^ Редакционная коллегия, V&S Publishers, 2012, ISBN 9381588643 p137. Краткий научный словарь 
  3. ^ BiologyPages / H / Haplotypes.html Страницы биологии Кимбалла (Creative Commons Attribution 3.0)
  4. ^ "гаплотип / гаплотипы | Изучите науку в Scitable" . www.nature.com .
  5. ^ Международный консорциум HapMap (2003). «Международный проект HapMap» (PDF) . Природа . 426 (6968): 789–796. DOI : 10,1038 / природа02168 . ЛВП : 2027,42 / 62838 . PMID 14685227 . S2CID 4387110 .   
  6. ^ Международный консорциум HapMap (2005). «Карта гаплотипов генома человека» . Природа . 437 (7063): 1299–1320. DOI : 10,1038 / природа04226 . PMC 1880871 . PMID 16255080 .  
  7. ^ «Факты и гены. Том 7, выпуск 3» . Архивировано из оригинала 9 мая 2008 года.
  8. ^ а б Арора, Девендер; Сингх, Аджит; Шарма, Викрант; Бхадурия, Харвендра Сингх; Патель, Рам Бахадур (2015). «Hgs Db : База данных гаплогрупп для понимания миграции и оценки молекулярных рисков» . Биоинформация . 11 (6): 272–5. DOI : 10.6026 / 97320630011272 . PMC 4512000 . PMID 26229286 .  
  9. ^ Международное общество генетической генеалогии 2015 Глоссарий генетики
  10. ^ Масатоши Неи и Фумио Таджима , "полиморфизм ДНК, обнаруживаемый эндонуклеазами рестрикции", Genetics 97: 145 (1981)
  11. ^ Беккер Т .; Кнапп М. (2004). «Оценка максимального правдоподобия частот гаплотипов в нуклеарных семьях». Генетическая эпидемиология . 27 (1): 21–32. DOI : 10.1002 / gepi.10323 . PMID 15185400 . 
  12. ^ Ли СС; Халид Н .; Карлсон С .; Чжао LP (2003). «Оценка частот гаплотипов и стандартных ошибок для множественных однонуклеотидных полиморфизмов» . Биостатистика . 4 (4): 513–522. DOI : 10.1093 / биостатистику / 4.4.513 . PMID 14557108 . 
  13. ^ Роуч JC; Глусман Г .; Hubley R .; Montsaroff SZ; Холлоуэй АК; Mauldin DE; Шривастава Д .; Гарг В .; Поллард К.С.; Гала-диджей; Вытяжка L .; Смит AFA (2011). "Хромосомные гаплотипы генетическим анализом человеческих семей" . Американский журнал генетики человека . 89 (3): 382–397. DOI : 10.1016 / j.ajhg.2011.07.023 . PMC 3169815 . PMID 21855840 .  
  14. ^ Барретт JC; Fry B .; Maller J .; Дэйли MJ (2005). «Haploview: анализ и визуализация LD и карт гаплотипов» . Биоинформатика . 21 (2): 263–265. DOI : 10.1093 / биоинформатики / bth457 . PMID 15297300 . 
  15. ^ Delaneau О, Zagury ДФ, Марчини J (2013). «Улучшенная фазировка всей хромосомы для генетических исследований болезней и популяций». Методы природы . 10 (1): 5–6. DOI : 10.1038 / nmeth.2307 . PMID 23269371 . S2CID 205421216 .  
  16. ^ Перселл S .; Дэли MJ; Ложный ПК (2007). «WHAP: анализ ассоциаций на основе гаплотипов» . Биоинформатика . 23 (2): 255–256. DOI : 10.1093 / биоинформатики / btl580 . PMID 17118959 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • HapMap - домашняя страница международного проекта HapMap.
  • Гаплотип против гаплогруппы - объяснение разницы между гаплогруппой и гаплотипом.