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Articulo de referencia

Haplotipo

La molécula de ADN 1 difiere de la molécula de ADN 2 en una única posición de par de bases (un polimorfismo C/A). Un haplotipo ( genotipo haploide ) es un grupo de alelos en un ...

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La molécula de ADN 1 difiere de la molécula de ADN 2 en una única posición de par de bases (un polimorfismo C/A).

Un haplotipo ( genotipo haploide ) es un grupo de alelos en un organismo que se heredan juntos de un solo progenitor. [ 1 ] [ 2 ]

Muchos organismos contienen material genético ( ADN ) que se hereda de ambos progenitores. Normalmente, estos organismos tienen su ADN organizado en dos pares de cromosomas similares . La descendencia recibe un cromosoma de cada par de cada progenitor. Un conjunto de pares de cromosomas se denomina diploide , y un conjunto que contiene solo la mitad de cada par se denomina haploide. El genotipo haploide (haplotipo) es un genotipo que considera los cromosomas individuales en lugar de los pares de cromosomas. Puede tratarse de todos los cromosomas de uno de los progenitores o de una pequeña parte de un cromosoma, por ejemplo, una secuencia de 9000 pares de bases o un pequeño conjunto de alelos.

Es probable que partes contiguas específicas del cromosoma se hereden juntas y no se separen por entrecruzamiento cromosómico , un fenómeno llamado ligamiento genético . [ 3 ] [ 4 ] Como resultado, la identificación de estas asociaciones estadísticas y algunos alelos de una secuencia de haplotipo específica puede facilitar la identificación de todos los demás sitios polimórficos cercanos en el cromosoma ( imputación ). [ 5 ] Esta información es fundamental para investigar la genética de enfermedades comunes , las cuales han sido investigadas en humanos por el Proyecto Internacional HapMap . [ 6 ] [ 7 ]

Otras partes del genoma son casi siempre haploides y no experimentan entrecruzamiento: por ejemplo, el ADN mitocondrial humano se transmite por vía materna y el cromosoma Y por vía paterna. En estos casos, la secuencia completa puede agruparse en un árbol evolutivo simple, donde cada rama se origina por una mutación polimórfica de evento único (a menudo, pero no siempre, un polimorfismo de un solo nucleótido (SNP)). Cada clado bajo una rama, que contiene haplotipos con un único ancestro común, se denomina haplogrupo . [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]

Resolución de haplotipos

El genotipo de un organismo puede no definir su haplotipo de forma única. Por ejemplo, consideremos un organismo diploide y dos loci bialélicos (como los SNP ) en el mismo cromosoma. Supongamos que el primer locus tiene alelos A o T y el segundo locus G o C. Ambos loci, entonces, tienen tres genotipos posibles : ( AA , AT y TT ) y ( GG , GC y CC ), respectivamente. Para un individuo dado, hay nueve configuraciones posibles (haplotipos) en estos dos loci (mostradas en el cuadro de Punnett a continuación). Para los individuos que son homocigotos en uno o ambos loci, los haplotipos son inequívocos, lo que significa que no hay ninguna diferenciación entre el haplotipo T1T2 y el haplotipo T2T1; donde T1 y T2 están etiquetados para mostrar que son el mismo locus, pero etiquetados como tales para mostrar que no importa el orden en que se consideren, el resultado final son dos loci T. Para los individuos heterocigotos en ambos loci, la fase gamética es ambigua ; en estos casos, un observador no sabe qué haplotipo tiene el individuo, por ejemplo, TA o AT.

El único método inequívoco para resolver la ambigüedad de fase es mediante la secuenciación . Sin embargo, es posible estimar la probabilidad de un haplotipo particular cuando la fase es ambigua utilizando una muestra de individuos.

Dados los genotipos de varios individuos, los haplotipos pueden inferirse mediante técnicas de resolución o faseado de haplotipos . Estos métodos funcionan aplicando la observación de que ciertos haplotipos son comunes en determinadas regiones genómicas. Por lo tanto, dado un conjunto de posibles resoluciones de haplotipos, estos métodos eligen aquellas que utilizan un menor número de haplotipos diferentes en general. Las especificidades de estos métodos varían: algunos se basan en enfoques combinatorios (por ejemplo, parsimonia ), mientras que otros utilizan funciones de verosimilitud basadas en diferentes modelos y supuestos, como el principio de Hardy-Weinberg , el modelo de teoría coalescente o la filogenia perfecta. Los parámetros de estos modelos se estiman mediante algoritmos como el algoritmo de expectativa-maximización (EM), el método de Monte Carlo de cadena de Markov (MCMC) o los modelos ocultos de Markov (HMM).

La haplotipificación del genoma completo mediante microfluidos es una técnica para la separación física de cromosomas individuales de una célula en metafase , seguida de la resolución directa del haplotipo para cada alelo.

Fase gamética

En genética , una fase gamética representa las combinaciones alélicas originales que un individuo diploide hereda de ambos progenitores. [ 11 ] Por lo tanto, es una asociación particular de alelos en diferentes loci del mismo cromosoma . La fase gamética está influenciada por el ligamiento genético . [ 12 ]

Haplotipos del cromosoma Y a partir de pruebas de ADN genealógicas

A diferencia de otros cromosomas, los cromosomas Y generalmente no se presentan en pares. Cada varón (excepto aquellos con síndrome XYY ) tiene solo una copia de ese cromosoma. Esto significa que no hay variación aleatoria en la copia que se hereda, y tampoco (para la mayor parte del cromosoma) hay recombinación entre copias ; por lo tanto, a diferencia de los haplotipos autosómicos , no existe una aleatorización efectiva del haplotipo del cromosoma Y entre generaciones. Un varón debería compartir en gran medida el mismo cromosoma Y que su padre, con algunas mutaciones; por lo tanto, los cromosomas Y tienden a transmitirse prácticamente intactos de padre a hijo, con un número pequeño pero acumulativo de mutaciones que pueden servir para diferenciar los linajes masculinos. En particular, el ADN-Y representado como los resultados numerados de una prueba de ADN genealógico del cromosoma Y debería coincidir, excepto por las mutaciones.

Resultados UEP (resultados SNP)

Los polimorfismos de eventos únicos (UEP, por sus siglas en inglés), como los SNP, representan haplogrupos . Los STR representan haplotipos. Los resultados que componen el haplotipo completo del cromosoma Y obtenidos mediante la prueba de ADN se pueden dividir en dos partes: los resultados de los UEP, a veces denominados informalmente resultados de SNP, ya que la mayoría de los UEP son polimorfismos de un solo nucleótido , y los resultados de las secuencias de repetición en tándem cortas de microsatélites ( Y-STR ).

Los resultados del UEP representan la herencia de eventos que se cree que ocurrieron solo una vez en toda la historia de la humanidad. Estos resultados permiten identificar el haplogrupo del cromosoma Y de cada individuo , su lugar en el árbol genealógico de la humanidad. Los diferentes haplogrupos del cromosoma Y identifican poblaciones genéticas que suelen estar claramente asociadas a regiones geográficas específicas; su presencia en poblaciones más recientes ubicadas en distintas regiones representa las migraciones, ocurridas hace decenas de miles de años, de los ancestros patrilineales directos de los individuos actuales.

Haplotipos Y-STR

Los resultados genéticos también incluyen el haplotipo Y-STR , el conjunto de resultados de los marcadores Y-STR analizados.

A diferencia de los UEP, los Y-STR mutan con mucha más facilidad, lo que permite utilizarlos para distinguir genealogías recientes. Sin embargo, esto también implica que, en lugar de que la población de descendientes de un evento genético comparta el mismo resultado, es probable que los haplotipos Y-STR se hayan dispersado, formando un grupo de resultados más o menos similares. Normalmente, este grupo tendrá un centro más probable definido, el haplotipo modal (presumiblemente similar al haplotipo del evento fundador original), y también una diversidad de haplotipos : el grado de dispersión. Cuanto más antiguo sea el evento determinante y cuanto más temprano se haya producido el crecimiento poblacional posterior, mayor será la diversidad de haplotipos para un número determinado de descendientes. No obstante, si la diversidad de haplotipos es menor para un número determinado de descendientes, esto podría indicar un ancestro común más reciente o una expansión poblacional reciente.

A diferencia de los UEP, dos individuos con un haplotipo Y-STR similar no necesariamente comparten una ascendencia similar. Los eventos Y-STR no son únicos. En cambio, los grupos de resultados de haplotipos Y-STR heredados de diferentes eventos e historias distintas tienden a superponerse.

En la mayoría de los casos, ha transcurrido mucho tiempo desde los eventos que definen los haplogrupos, por lo que el conjunto de resultados de haplotipos Y-STR asociados a los descendientes de dicho evento suele ser bastante amplio. Estos resultados tienden a superponerse significativamente con los conjuntos (igualmente amplios) de haplotipos Y-STR asociados a otros haplogrupos. Esto imposibilita que los investigadores predigan con absoluta certeza a qué haplogrupo de ADN-Y correspondería un haplotipo Y-STR. Si no se analizan los UEP, los Y-STR solo pueden utilizarse para predecir probabilidades de ascendencia de haplogrupos, pero no certezas.

Un escenario similar se presenta al intentar evaluar si los apellidos compartidos indican una ascendencia genética común. Un grupo de haplotipos Y-STR similares puede indicar un ancestro común, con un haplotipo modal identificable, pero solo si el grupo es suficientemente distinto de lo que podría haber ocurrido por casualidad entre diferentes individuos que históricamente adoptaron el mismo nombre de forma independiente. Muchos nombres se adoptaron de ocupaciones comunes, por ejemplo, o se asociaron con la residencia en lugares específicos. Se necesita una tipificación de haplotipos más extensa para establecer la genealogía genética. Las empresas comerciales de análisis de ADN ahora ofrecen a sus clientes pruebas de conjuntos de marcadores más numerosos para mejorar la definición de su ascendencia genética. El número de conjuntos de marcadores analizados ha aumentado de 12 en los primeros años a 111 en la actualidad.

Establecer una relación plausible entre diferentes apellidos extraídos de una base de datos es considerablemente más difícil. El investigador debe determinar que el miembro más cercano de la población en cuestión, elegido específicamente para ese fin, difícilmente coincidiría por casualidad. Esto va más allá de determinar que un miembro de la población seleccionado al azar no tendría una coincidencia tan cercana por casualidad. Debido a esta dificultad, establecer una relación entre diferentes apellidos en este escenario probablemente sea imposible, salvo en casos especiales donde exista información específica que limite drásticamente el tamaño de la población de candidatos a considerar.

Diversidad

La diversidad de haplotipos es una medida de la singularidad de un haplotipo particular en una población determinada. La diversidad de haplotipos (H) se calcula como: [ 13 ]H=nortenorte−1(1−∑iincógnitai2){\displaystyle H={\frac {N}{N-1}}(1-\sum _{i}x_{i}^{2})} dóndeincógnitai{\displaystyle x_{i}}es la frecuencia (relativa) de cada haplotipo en la muestra ynorte{\displaystyle N}es el tamaño de la muestra. La diversidad de haplotipos se proporciona para cada muestra.

Historia

El término "haplotipo" fue introducido por primera vez por el biólogo del MHC Ruggero Ceppellini durante el Tercer Taller Internacional de Histocompatibilidad para sustituir a "grupo fenotípico". [ 14 ] [ 15 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Por C. Barry Cox, Peter D. Moore, Richard Ladle. Wiley-Blackwell, 2016. ISBN 978-1-118-96858-1pág. 106. Biogeografía: Un enfoque ecológico y evolutivo.
  2. ↑ Consejo Editorial, V&S Publishers, 2012, ISBN 9381588643pág. 137. Diccionario conciso de ciencia.
  3. ↑ BiologyPages/H/Haplotypes.html Páginas de biología de Kimball (Creative Commons Attribution 3.0)
  4. ↑ "haplotipo / haplotipos | Aprende ciencia en Scitable" . www.nature.com .
  5. ↑ Yoosefzadeh-Najafabadi, Mohsen; Rajcan, Istvan; Eskandari, Milad (2022). "Optimización de la selección genómica en la soja: una mejora importante en la genómica agrícola" . Heliyon . 8 ( 11) e11873. Bibcode : 2022Heliy...811873Y . doi : 10.1016/j.heliyon.2022.e11873 . PMC 9713349. PMID 36468106 .  
  6. ↑ El Consorcio Internacional HapMap (2003). " El Proyecto Internacional HapMap" (PDF) . Nature . 426 (6968): 789– 796. Bibcode : 2003Natur.426..789G . doi : 10.1038/nature02168 . hdl : 2027.42/62838 . PMID 14685227. S2CID 4387110 .  
  7. ↑ El Consorcio Internacional HapMap (2005). " Un mapa de haplotipos del genoma humano" . Nature . 437 (7063): 1299– 1320. Bibcode : 2005Natur.437.1299T . doi : 10.1038/nature04226 . PMC 1880871. PMID 16255080 .  – Este artículo habla de la longitud de un haplotipo , que es la longitud de una secuencia continua del cromosoma heredada de un solo progenitor.
  8. ↑ Arora, Devender; Singh, Ajeet; Sharma, Vikrant; Bhaduria, Harvendra Singh; Patel, Ram Bahadur (2015). " Hgs Db : Base de datos de haplogrupos para comprender la migración y la evaluación del riesgo molecular" . Bioinformation . 11 (6): 272– 5. doi : 10.6026/97320630011272 . PMC 4512000. PMID 26229286 .  
  9. ↑ Sociedad Internacional de Genealogía Genética 2015 Glosario de Genética , Haplogrupo
  10. ↑ "Datos y Genes. Volumen 7, Número 3" . Archivado del original el 9 de mayo de 2008.
  11. ↑ Taylor, Duncan; Bright, Jo-Anne; Buckleton, John S. (2016). «Base biológica de la evidencia de ADN». En Buckleton, John S.; Bright, Jo-Anne; Taylor, Duncan (eds.). Interpretación de la evidencia de ADN forense (2.ª ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. pp. 1–36 . ISBN   978-1-4822-5889-9.
  12. ↑ Excoffier, Laurent (1 de noviembre de 2003). "Estimación de la fase gamética en grandes regiones genómicas mediante un enfoque de ventana adaptativa" . Human Genomics . 1 (1): 7– 19. doi : 10.1186/1479-7364-1-1-7 . PMC 3525008. PMID 15601529 .  
  13. ↑ Masatoshi Nei y Fumio Tajima , "Polimorfismo del ADN detectable mediante endonucleasas de restricción", Genetics 97:145 (1981)
  14. ↑ Petersdorf, EW (febrero de 2017). " En homenaje a Ruggero Ceppellini: HLA en trasplantes" . HLA . 89 (2): 71–76 . doi : 10.1111/tan.12955 . ISSN 2059-2302 . PMC 5267337. PMID 28102037 .   
  15. ↑ Flajnik, MF; Singh, Nevil; Holland, Steven M., eds. (2023). «Capítulo 19 El complejo mayor de histocompatibilidad». Inmunología fundamental de Paul (8.ª ed.). Filadelfia: Wolters Kluwer/Lippincott Williams & Wilkins. pág. 586. ISBN   978-1-9751-4253-7.
  • HapMap archivado el 16 de abril de 2014 en Wayback Machine — página principal del Proyecto Internacional HapMap.
  • Haplotipo versus Haplogrupo : se explica la diferencia entre haplogrupo y haplotipo.