Haplotip: definicija, pomen (SNP) in vloga v genetiki

Haplotip: kaj je, kako SNP vplivajo in zakaj so pomembni v genetiki — razumevanje dedovanja, odkrivanje bolezni in uporaba v genetski genealogiji.

Haplotip je izraz v genetiki. Je kratica za haploidni genotip. Haplotip je zbirka posebnih alelov (posebnih zaporedij DNK) v skupini tesno povezanih genov na kromosomu. Skupek se običajno deduje skupaj. Preprosto povedano, haplotip je tesno povezana skupina genov, ki jo otrok podeduje od enega od staršev.

Drugi pomen izraza haplotip je niz enonukleotidnih polimorfizmov (SNP), ki jih običajno najdemo skupaj na eni kromatidi (v paru kromosomov). Če torej najdemo nekaj alelov haplotipskega zaporedja, lahko identificiramo vsa druga mesta v njegovi regiji. Takšne informacije so zelo dragocene za raziskovanje genetike pogostih bolezni.

Primerjava haplotipov dveh ali več oseb pokaže stopnjo genetskega sorodstva med njihovimi linijami. Uporablja se v projektih genetske genealogije.

Kaj natančno pomeni haplotip

Haplotip predstavlja sklop variacij DNK, ki ležijo blizu skupaj na istem kromosomu in so pogosto dedovane kot enota zaradi omejene frekvence preseka med njima (rekombinacije). Čeprav je posamezen alel lahko informativen sam po sebi, nam kombinacija alelov v haplotipu daje boljšo sliko o izvoru, funkciji in evoluciji določene regije genoma.

Haplotipi in SNP

SNP-ji so najpogostejše genetske variacije v populaciji. Ko govorimo o haplotipu v kontekstu SNP-jev, mislimo na specifično zaporedje alelov pri več zaporednih SNP-jih. Zaradi tega, da se določeni nizi SNP-jev pojavljajo skupaj pogosteje, kot bi bilo pričakovano naključno, lahko z nekaj oznakami (tag-SNP) rekonstruiramo večino haplotipa v regiji. To je osnova za tehnike kot so imputation v velikih študijah povezovanja genotipa z boleznimi (GWAS).

Haplotipni bloki in povezanost (linkage disequilibrium)

Genom je razdeljen v tako imenovane haplotipne bloke — regije z majhno stopnjo rekombinacije, kjer so aleli močno povezani (visoka stopnja linkage disequilibrium, LD). V teh blokih je dovoljeno, da nekaj ključnih variant (tag-SNP) služi kot indikator celotnega bloka, kar znatno poenostavi genotipiranje pri populacijskih študijah.

Metode določanja haplotipov

• Laboratorijske metode: neposredno sekvenciranje posameznih molekul DNK (npr. dolge branje), molekularne tehnike za ločevanje kromatid ali haplotipno-faziranje s pomočjo družinskih podatkov.
• Računalniško faziranje: statistične metode, ki iz genotipnih podatkov več posameznikov izračunajo verjetne haplotipe (phasing). Uporabne so pri skoraj vseh velikih populacijskih študijah.
• Imputacija: na podlagi referenčnih podatkov (npr. HapMap, 1000 Genomes) se manjkajoči SNP-ji v vzorcu napovedujejo z uporabo znanih haplotipov iz referenčnih populacij.

Uporaba haplotipov v raziskavah in praksi

Haplotipi imajo številne praktične in raziskovalne uporabe:

• Poglobljeno razumevanje genetske predispozicije za bolezni — pri GWAS lahko haplotipna analiza pomaga zožiti lokus bolezni oziroma najti kandidatne variante.
• Genetska genealogija in populacijska genetika — haplotipi (še posebej mitohondrijski in Y-kromosomski) se uporabljajo za sleditev izvorov populacij in migracijskih poti.
• Farmakogenomika — določeni haplotipi v genih, ki kodirajo encime ali transportne proteine, lahko vplivajo na odziv na zdravila.
• Forenzika — v nekaterih primerih haplotipne informacije pomagajo pri identifikaciji ali izključitvi sorodstvenih povezav.
• Imunogenetika — kompleksni nizi antigenov, kot je HLA, se pogosto obravnavajo kot haplotipi zaradi njihove velike povezanosti in kliničnega pomena pri presaditvah.

Vrste haplotipov in posebni primeri

Mitohondrijski (mtDNA) haplotipi se podedujejo skoraj izključno po materini liniji in se ne mešajo z rekombinacijo, zato so zelo uporabni za rekonstrukcijo materinskih linij. Y-kromosomski haplotipi se prenašajo po očetovski liniji in so uporabni za proučevanje očetovskih rodov.

V avtozomnih kromosomih so haplotipi pogosto kompleksnejši zaradi rekombinacije, a kljub temu pomembni pri iskanju genetskih markerjev povezanih z boleznimi.

Omejitve in izzivi

• Rekombinacija znotraj dolge regije lahko razbije haplotipne bloke in zmanjša uporabnost določenih haplotipov pri določenih populacijah.
• Različne populacije imajo različno strukturo LD; haplotipi, definirani v eni populaciji, se morda ne prenašajo neposredno na drugo.
• Statistično faziranje ni vedno natančno pri nizkih frekvencah variant ali pri majhnih vzorcih.
• Etnični in demografski dejavniki lahko zapletejo interpretacijo haplotipnih podatkov pri medicinskih študijah.

Kratek povzetek

Haplotip je konfiguracija alelov ali SNP-jev, ki se nahajajo blizu skupaj na istem kromosomu in so pogosto dedovani kot enota. Zaradi svojih lastnosti je haplotip ključen za razumevanje genetskih povezav med posameznimi značilnostmi in boleznimi, za genealogijo, populacijsko genetiko, farmakogenomiko in forenziko. Metode določanja haplotipov segajo od neposrednega sekvenciranja do statističnega faziranja in imputacije, pri čemer je izbira metode odvisna od raziskovalnega vprašanja in dostopnih podatkov.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je haplotip?

V: Kaj je kratka oblika haploidnega genotipa?

V: Kakšna je uporaba haplotipa v genetiki?

V: Kako lahko s haplotipi prikažemo stopnjo genetskega sorodstva?

V: Kakšen je drugi pomen haplotipa?

V: Kako se haplotip uporablja v projektih genetske genealogije?

V: Zakaj je določanje haplotipov pomembno?

Išči po črki