- ศึกษาวิธีการ
- การจัดลำดับดีเอ็นเอและการตรวจหาโพลีมอร์ฟิสนิวคลีโอไทด์เดี่ยว (SNPs)
- ไมโครซาเทลไลต์ (SSRS)
- ความหลากหลายของความยาวส่วนขยาย (AFLP)
- การวินิจฉัยและโรค
- ตัวอย่าง
- อ้างอิง
haplotypeเป็นพื้นที่ของจีโนมที่มีแนวโน้มที่จะได้รับมรดกร่วมกันผ่านหลายชั่วอายุคน; โดยทั่วไปแล้วมันจะอยู่บนโครโมโซมเดียวกัน Haplotypes เป็นผลผลิตของการเชื่อมโยงทางพันธุกรรมและยังคงเหมือนเดิมในระหว่างการรวมตัวกันใหม่ทางพันธุกรรม
คำว่า "haplotype" มาจากการรวมกันของคำว่า "haploid" และคำว่า "genotype" "แฮพลอยด์" หมายถึงเซลล์ที่มีโครโมโซมชุดเดียวและ "จีโนไทป์" หมายถึงองค์ประกอบทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต
รูปแบบการกระจายของโครโมโซมวายโครโมโซมในประชากรเอเชีย (ที่มา: Moogalord ผ่าน Wikimedia Commons) ตามคำจำกัดความ haplotype สามารถอธิบายยีนคู่หนึ่งหรือมากกว่าที่สืบทอดร่วมกันบนโครโมโซมจากพ่อแม่หรือ สามารถอธิบายโครโมโซมที่สืบทอดมาจากพ่อแม่โดยสิ้นเชิงเช่นโครโมโซม Y ในเพศชาย
ตัวอย่างเช่นเมื่อ haplotypes แบ่งปันยีนสำหรับลักษณะฟีโนไทป์สองตัวที่แตกต่างกันเช่นสีผมและสีตาบุคคลที่มียีนสำหรับสีผมจะมียีนอื่นสำหรับสีตาด้วย
Haplotypes เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบันสำหรับการศึกษาลำดับวงศ์ตระกูลเพื่อติดตามต้นกำเนิดของโรคเพื่อแสดงลักษณะความแปรปรวนทางพันธุกรรมและการจัดรูปแบบของประชากรของสิ่งมีชีวิตประเภทต่างๆ
มีเครื่องมือมากมายสำหรับการศึกษา haplotypes หนึ่งในเครื่องมือที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบันคือ "Haplotype map" (HapMap) ซึ่งเป็นหน้าเว็บที่ช่วยในการระบุว่าส่วนใดเป็นส่วนของจีโนมที่เป็น haplotypes
ศึกษาวิธีการ
Haplotypes แสดงถึงโอกาสในการทำความเข้าใจการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและความหลากหลายของยีน ด้วยการค้นพบเทคนิค "ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส" (PCR) ทำให้การศึกษาแฮพโลไทป์มีความก้าวหน้าอย่างมาก
ปัจจุบันมีวิธีการมากมายสำหรับการศึกษา haplotypes ซึ่งบางส่วนที่โดดเด่นที่สุด ได้แก่ :
การจัดลำดับดีเอ็นเอและการตรวจหาโพลีมอร์ฟิสนิวคลีโอไทด์เดี่ยว (SNPs)
การพัฒนาเทคโนโลยีการจัดลำดับรุ่นต่อไปถือเป็นการก้าวกระโดดครั้งยิ่งใหญ่สำหรับการศึกษา haplotypes เทคโนโลยีใหม่ช่วยให้สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของฐานนิวคลีโอไทด์ได้มากถึงฐานเดียวในพื้นที่เฉพาะของ haplotype
ในชีวสารสนเทศศาสตร์คำว่า haplotype ยังใช้เพื่ออ้างถึงการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของกลุ่มของ polymorphisms นิวคลีโอไทด์เดี่ยว (SNPs) ในลำดับดีเอ็นเอ
ด้วยการรวมโปรแกรมชีวสารสนเทศเข้ากับการตรวจจับ haplotype โดยใช้การจัดลำดับรุ่นต่อไปตำแหน่งการทดแทนและผลของการเปลี่ยนแปลงฐานแต่ละจีโนมของประชากรสามารถระบุได้อย่างแม่นยำ
ไมโครซาเทลไลต์ (SSRS)
microsatellites หรือ SSRS ได้ชื่อมาจากภาษาอังกฤษ“ S imple Sequence Repeat and Short Tandem Repeat” นี่คือลำดับนิวคลีโอไทด์สั้น ๆ ที่ทำซ้ำอย่างต่อเนื่องภายในบริเวณของจีโนม
เป็นเรื่องปกติที่จะพบ microsatellites ภายใน haplotypes ที่ไม่ได้เข้ารหัสดังนั้นจากการตรวจจับความแปรผันของจำนวนการทำซ้ำของไมโครแซทเทิลไลท์ทำให้สามารถสังเกตอัลลีลที่แตกต่างกันในแฮพโลไทป์ของแต่ละบุคคลได้
เครื่องหมายไมโครแซทเทลไลต์ระดับโมเลกุลได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในการตรวจหาแฮพโลไทป์จำนวนมากมายตั้งแต่การแยกเพศของพืชเช่นมะละกอ (มะละกอ Carica) ไปจนถึงการตรวจหาโรคในมนุษย์เช่นโรคโลหิตจางชนิดเคียว
ความหลากหลายของความยาวส่วนขยาย (AFLP)
เทคนิคนี้รวมการขยายกับปฏิกิริยา PCR กับการย่อยดีเอ็นเอด้วยเอนไซม์ข้อ จำกัด สองชนิดที่แตกต่างกัน เทคนิคนี้จะตรวจจับโพลีมอร์ฟิคโลจีในแฮพโลไทป์ตามตำแหน่งที่แตกต่างกันในลำดับดีเอ็นเอ
เพื่อให้อธิบายเทคนิคได้ดีขึ้นลองจินตนาการถึงชิ้นส่วนผ้าสามชิ้นที่มีความยาวเท่ากัน แต่ตัดที่ไซต์ต่างกัน (ชิ้นส่วนเหล่านี้แสดงถึงชิ้นส่วน haplotype ที่ขยาย PCR สามชิ้น)
เมื่อถึงเวลาตัดผ้าจะได้ผืนผ้าหลายขนาดเนื่องจากผ้าแต่ละผืนถูกตัดในที่ต่างกัน การสั่งซื้อชิ้นส่วนตามประเภทของผ้าเราสามารถดูได้ว่าพบความแตกต่างระหว่างผ้าหรือใน haplotypes ที่ใดบ้าง
การวินิจฉัยและโรค
ข้อได้เปรียบที่สำคัญของการศึกษาพันธุกรรมของ haplotypes คือพวกมันเกือบจะไม่เปลี่ยนแปลงหรือไม่เปลี่ยนแปลงเป็นเวลาหลายพันชั่วอายุคนและสิ่งนี้ช่วยให้สามารถระบุบรรพบุรุษที่ห่างไกลและการกลายพันธุ์แต่ละครั้งที่แต่ละคนมีส่วนทำให้เกิดโรคได้
Haplotypes ในมนุษยชาติแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเผ่าพันธุ์และจากสิ่งแรกนี้ยีนได้รับการตรวจพบภายใน haplotypes ที่ก่อให้เกิดโรครุนแรงในแต่ละเผ่าพันธุ์ของมนุษย์
โครงการ HapMap ประกอบด้วยกลุ่มเชื้อชาติ 4 กลุ่ม ได้แก่ ชาวยุโรปชาวไนจีเรียชาวโยรูบาชาวจีนฮั่นและชาวญี่ปุ่น
ด้วยวิธีนี้โครงการ HapMap สามารถครอบคลุมกลุ่มประชากรที่แตกต่างกันและติดตามที่มาและวิวัฒนาการของโรคที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมจำนวนมากซึ่งส่งผลกระทบต่อแต่ละเผ่าพันธุ์ทั้งสี่
หนึ่งในโรคที่ได้รับการวินิจฉัยบ่อยที่สุดโดยใช้การวิเคราะห์ haplotype คือโรคโลหิตจางชนิดเคียวในมนุษย์ โรคนี้ได้รับการวินิจฉัยโดยการติดตามความถี่ของแอฟริกัน haplotypes ในประชากร
การเป็นโรคที่มีถิ่นกำเนิดในแอฟริกาการระบุ haplotypes ของชาวแอฟริกันในประชากรทำให้ง่ายต่อการติดตามผู้ที่มีการกลายพันธุ์ในลำดับพันธุกรรมของเบต้าโกลบินในเม็ดเลือดแดงรูปเคียว (ลักษณะของพยาธิวิทยา)
ตัวอย่าง
ด้วย haplotypes ต้นไม้วิวัฒนาการถูกสร้างขึ้นซึ่งแสดงถึงความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการระหว่าง haplotypes แต่ละตัวที่พบในตัวอย่างของโมเลกุล DNA ที่เหมือนกันหรือจากสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันในบริเวณที่มีการรวมตัวกันใหม่เพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย
หนึ่งในสาขาที่ได้รับการศึกษามากที่สุดผ่าน haplotypes คือวิวัฒนาการของระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์ Haplotypes ที่เข้ารหัสตัวรับคล้าย TOll (ส่วนประกอบหลักของระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด) ได้รับการระบุสำหรับจีโนม Neanderthal และ Denisovan
สิ่งนี้ช่วยให้สามารถติดตามได้ว่าลำดับพันธุกรรมในประชากรมนุษย์ "สมัยใหม่" เปลี่ยนไปจากลำดับฮาพโลไทป์ที่สอดคล้องกับมนุษย์ "ยุคโบราณ" อย่างไร
การสร้างเครือข่ายความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมจากเซลล์สืบพันธุ์ไมโทคอนเดรียศึกษาว่าผลของผู้ก่อตั้งเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตอย่างไรเนื่องจากสิ่งนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุได้ว่าเมื่อใดที่ประชากรหยุดการสืบพันธุ์ระหว่างกันและสร้างตัวเองเป็นสปีชีส์ที่แยกจากกัน
การแพร่กระจายของ Haplotype R (Y-DNA) ในประชากรพื้นเมือง (ที่มา: Maulucioni, Wikimedia Commons) ความหลากหลายของ Haplotype ใช้ในการติดตามและศึกษาความหลากหลายทางพันธุกรรมของสัตว์ที่ถูกกักขัง เทคนิคเหล่านี้ใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสายพันธุ์ที่ยากต่อการตรวจสอบในป่า
สัตว์ชนิดต่างๆเช่นฉลามนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดใหญ่เช่นเสือจากัวร์ช้างเป็นต้นได้รับการประเมินทางพันธุกรรมอย่างต่อเนื่องโดยใช้เซลล์สืบพันธุ์แบบไมโทคอนเดรียเพื่อตรวจสอบสถานะทางพันธุกรรมของประชากรที่ถูกกักขัง
อ้างอิง
- Bahlo, M. , Stankovich, J. , Speed, TP, Rubio, JP, Burfoot, RK, & Foote, SJ (2006) การตรวจจับการแบ่งปัน haplotype ของจีโนมแบบกว้างโดยใช้ข้อมูล SNP หรือ microsatellite haplotype พันธุศาสตร์มนุษย์, 119 (1-2), 38-50.
- Dannemann, M. , Andrés, AM, & Kelso, J. (2016). การบุกรุกของ haplotypes ที่เหมือนมนุษย์ยุคหินและเดนิโซวานก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ปรับตัวได้ในตัวรับที่มีลักษณะคล้ายโทลล์ของมนุษย์ วารสาร American Journal of Human Genetics, 98 (1), 22-33
- De Vries, HG, van der Meulen, MA, Rozen, R. , Halley, DJ, Scheffer, H. , Leo, P. , … & te Meerman, GJ (1996) Haplotype identity ระหว่างบุคคลที่แชร์อัลลีลการกลายพันธุ์ของ CFTR“ เหมือนกันโดยการสืบเชื้อสาย”: การสาธิตประโยชน์ของแนวคิดการแบ่งปัน haplotype สำหรับการทำแผนที่ยีนในประชากรจริง พันธุศาสตร์มนุษย์, 98 (3), 304-309
- Degli-Esposti, MA, Leaver, AL, Christiansen, FT, Witt, CS, Abraham, LJ, & Dawkins, RL (1992) haplotypes บรรพบุรุษ: haplotypes MHC ของประชากรที่อนุรักษ์ไว้ วิทยาภูมิคุ้มกันของมนุษย์, 34 (4), 242-252.
- Fellows, MR, Hartman, T. , Hermelin, D. , Landau, GM, Rosamond, F. , & Rozenberg, L. (2009, มิถุนายน) การอนุมาน Haplotype ถูก จำกัด โดยข้อมูล haplotype ที่เป็นไปได้ ในการประชุมวิชาการประจำปีเรื่อง Combinatorial Pattern Matching (หน้า 339-352) สปริงเกอร์เบอร์ลินไฮเดลเบิร์ก
- Gabriel, SB, Schaffner, SF, Nguyen, H. , Moore, JM, Roy, J. , Blumenstiel, B. , … & Liu-Cordero, SN (2002) โครงสร้างของ haplotype บล็อกในจีโนมมนุษย์ วิทยาศาสตร์, 296 (5576), 2225-2229.
- International HapMap Consortium (2005) แผนที่ haplotype ของจีโนมมนุษย์ ธรรมชาติ, 437 (7063), 1299
- Wynne, R. , & Wilding, C. (2018). ไมโตคอนเดรียดีเอ็นเอ haplotype ความหลากหลายและต้นกำเนิดของฉลามเสือทรายที่ถูกกักขัง (Carcharias taurus) วารสารการวิจัยสวนสัตว์และสัตว์น้ำ, 6 (3), 74-78.
- Yoo, YJ, Tang, J. , Kaslow, RA, & Zhang, K. (2007). การอนุมาน Haplotype สำหรับปัจจุบัน - ไม่มีข้อมูลจีโนไทป์โดยใช้ haplotypes และรูปแบบ haplotype ที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ ชีวสารสนเทศศาสตร์, 23 (18), 2399-2406.
- Young, NS (2018). Aplastic anemia วารสารการแพทย์นิวอิงแลนด์, 379 (17), 1643-1656