Haplotipo

Un haplotipo (genotipo haploide) es un grupo de alelos en un organismo que se heredan juntos de un solo padre.

Muchos organismos contienen material genético (ADN) que se hereda de dos padres. Normalmente, estos organismos tienen su ADN organizado en dos conjuntos de cromosomas similares por pares. La descendencia obtiene un cromosoma en cada par de cada padre. Un conjunto de pares de cromosomas se llama diploide y un conjunto de solo la mitad de cada par se llama haploide. El genotipo haploide (haplotipo) es un genotipo que considera los cromosomas singulares en lugar de los pares de cromosomas. Pueden ser todos los cromosomas de uno de los padres o una parte menor de un cromosoma, por ejemplo, una secuencia de 9000 pares de bases.

Sin embargo, hay otros usos de este término. Primero, se usa para referirse a una colección de alelos específicos (es decir, secuencias de ADN específicas) en un grupo de genes estrechamente vinculados en un cromosoma que probablemente se hereden juntos, es decir, es probable que se conserven como una secuencia. que sobrevive al descenso de muchas generaciones de reproducción. Un segundo uso es referirse a un conjunto de alelos de polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) vinculados que tienden a ocurrir siempre juntos (es decir, que están asociados estadísticamente). Se cree que identificar estas asociaciones estadísticas y algunos alelos de una secuencia de haplotipo específica puede facilitar la identificación de todos los demás.sitios polimórficos que están cerca en el cromosoma. Dicha información es crítica para investigar la genética de enfermedades comunes; que de hecho han sido investigados en humanos por el Proyecto Internacional HapMap. En tercer lugar, muchas compañías de pruebas genéticas humanas usan el término de una tercera manera: para referirse a una colección individual de mutaciones específicas dentro de un segmento genético determinado; (ver mutación de repetición corta en tándem).

El término 'haplogrupo' se refiere a las mutaciones SNP/polimorfismo de evento único (UEP) que representan el clado al que pertenece una colección de haplotipos humanos particulares. (Clade aquí se refiere a un conjunto de haplotipos que comparten un ancestro común). Un haplogrupo es un grupo de haplotipos similares que comparten un ancestro común con una mutación de polimorfismo de un solo nucleótido. El ADN mitocondrial pasa a lo largo de un linaje materno que puede remontarse a miles de años.

Resolución de haplotipos

El genotipo de un organismo puede no definir su haplotipo de manera única. Por ejemplo, considere un organismo diploide y dos loci bialélicos (como los SNP) en el mismo cromosoma. Suponga que el primer locus tiene los alelos A o T y el segundo locus G o C. Ambos loci, entonces, tienen tres posibles genotipos: (AA, AT y TT) y (GG, GC y CC), respectivamente. Para un individuo dado, hay nueve configuraciones posibles (haplotipos) en estos dos loci (que se muestran en el cuadro de Punnett a continuación). Para las personas que son homocigóticas en uno o ambos loci, los haplotipos no son ambiguos, 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 en qué orden los consideres, el resultado final son dos T loci. Para individuos heterocigotos en ambos loci, la fase gamética es ambigua; en estos casos, no sabe qué haplotipo tiene, por ejemplo, TA vs AT.

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

Dados los genotipos de varios individuos, los haplotipos se pueden inferir mediante técnicas de resolución de haplotipos o eliminación gradual de haplotipos. Estos métodos funcionan aplicando la observación de que ciertos haplotipos son comunes en ciertas regiones genómicas. Por lo tanto, dado un conjunto de posibles resoluciones de haplotipos, estos métodos eligen aquellos que usan menos haplotipos diferentes en general. Los detalles de estos métodos varían: algunos se basan en enfoques combinatorios (p. ej., parsimonia), mientras que otros usan funciones de probabilidad basadas en diferentes modelos y suposiciones, como el principio de Hardy-Weinberg, el modelo de teoría coalescente o la filogenia perfecta. Luego, los parámetros en estos modelos se estiman utilizando algoritmos como el algoritmo de maximización de expectativas (EM), la cadena de Markov Monte Carlo (MCMC) o los modelos ocultos de Markov (HMM).

El haplotipado microfluídico del genoma completo 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.

Haplotipos de Y-DNA de pruebas genealógicas de ADN

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

Resultados UEP (resultados SNP)

Los polimorfismos de evento único (UEP), como los SNP, representan haplogrupos. Los STR representan haplotipos. Los resultados que comprenden el haplotipo de ADN-Y completo de la prueba de ADN del cromosoma Y se pueden dividir en dos partes: los resultados de los UEP, a veces llamados vagamente resultados de SNP, ya que la mayoría de los UEP son polimorfismos de un solo nucleótido, y los resultados del tándem corto de microsatélites. repetir secuencias (Y-STR).

Los resultados de UEP representan la herencia de eventos que se cree que se puede suponer que sucedieron solo una vez en toda la historia humana. Estos pueden usarse para identificar el haplogrupo Y-DNA del individuo, su lugar en el "árbol genealógico" de toda la humanidad. Diferentes haplogrupos de Y-DNA identifican poblaciones genéticas que a menudo están claramente asociadas con regiones geográficas particulares; su aparición en poblaciones más recientes ubicadas en diferentes regiones representa las migraciones 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 mucho más fácilmente, lo que permite que se utilicen para distinguir la genealogía reciente. Pero también significa 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 separado, para formar un grupo de resultados más o menos similares. Por lo general, este grupo tendrá un centro definido más probable, el haplotipo modal (presumiblemente similar al haplotipo del evento fundacional original), y también una diversidad de haplotipos.— el grado en que se ha extendido. Cuanto más en el pasado ocurrió el evento definitorio, y cuanto más temprano ocurrió el crecimiento de la población posterior, mayor será la diversidad de haplotipos para un número particular de descendientes. Sin embargo, si la diversidad de haplotipos es menor para un número particular de descendientes, esto puede indicar un ancestro común más reciente o una expansión demográfica reciente.

Es importante tener en cuenta que, a diferencia de las UEP, es posible que dos personas con un haplotipo Y-STR similar no compartan necesariamente una ascendencia similar. Los eventos Y-STR no son únicos. En cambio, los grupos de resultados de haplotipos Y-STR heredados de diferentes eventos y diferentes historias tienden a superponerse.

En la mayoría de los casos, ha pasado mucho tiempo desde que los eventos definitorios de los haplogrupos, por lo que, por lo general, el grupo de resultados de haplotipos Y-STR asociados con los descendientes de ese evento se ha vuelto bastante amplio. Estos resultados tenderán a superponerse significativamente a los grupos (igualmente amplios) de haplotipos Y-STR asociados con otros haplogrupos. Esto hace que sea imposible para los investigadores predecir con absoluta certeza a qué haplogrupo Y-DNA apuntaría un haplotipo Y-STR. Si no se prueban los UEP, los Y-STR pueden usarse solo para predecir probabilidades de ascendencia de haplogrupo, pero no certezas.

Existe un escenario similar al tratar de evaluar si los apellidos compartidos indican ascendencia genética compartida. Un grupo de haplotipos Y-STR similares puede indicar un ancestro común compartido, con un haplotipo modal identificable, pero solo si el grupo es lo suficientemente distinto de lo que pudo haber sucedido por casualidad de 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 habitación de sitios particulares. Se necesita una tipificación de haplotipos más extensa para establecer la genealogía genética. Las empresas comerciales de pruebas de ADN ahora ofrecen a sus clientes pruebas de conjuntos más numerosos de marcadores para mejorar la definición de su ascendencia genética. El número de juegos de marcadores probados aumentó de 12 durante los primeros años a 111 más recientemente.

Establecer una relación plausible entre diferentes apellidos extraídos de una base de datos es significativamente más difícil. El investigador debe establecer que el miembro más cercano de la población en cuestión, elegido a propósito de la población por ese motivo, probablemente no coincidirá por accidente. Esto es más que establecer que es poco probable que un miembro de la población seleccionado al azar tenga una coincidencia tan cercana por accidente. Debido a la dificultad, es probable que sea imposible establecer la relación entre diferentes apellidos como en tal escenario, excepto en casos especiales donde hay información específica para limitar drásticamente el tamaño de la población de candidatos bajo consideración.

Diversidad

La diversidad de haplotipos es una medida de la singularidad de un haplotipo particular en una población dada. La diversidad de haplotipos (H) se calcula como: donde es la frecuencia de haplotipos (relativa) de cada haplotipo en la muestra y es el tamaño de la muestra. La diversidad de haplotipos se da para cada muestra.