Haplótipo: métodos de estudo, diagnósticos, doenças, exemplos - Ciência - 2023

Contente

UMA haplótipo é uma região do genoma que tende a ser herdada em conjunto por várias gerações; normalmente, está tudo no mesmo cromossomo. Os haplótipos são o produto da ligação genética e permanecem intactos durante a recombinação genética.

A palavra "haplótipo" é derivada de uma combinação da palavra "haplóide" e a palavra "genótipo". "Haplóide" refere-se a células com um único conjunto de cromossomos e "genótipo" refere-se à composição genética de um organismo.

Seguindo a definição, um haplótipo pode descrever um par de genes ou mais que são herdados juntos em um cromossomo de um dos pais, ou pode descrever um cromossomo que é herdado inteiramente de um dos pais, como o cromossomo Y nos homens. .

Por exemplo, quando os haplótipos compartilham genes para duas características fenotípicas diferentes, como a cor do cabelo e a cor dos olhos, os indivíduos que possuem o gene para a cor do cabelo também possuem o outro gene para a cor dos olhos.

Os haplótipos são uma das ferramentas mais utilizadas hoje para o estudo da genealogia, para rastrear a origem das doenças, para caracterizar a variabilidade genética e a filogeografia de populações de diferentes tipos de seres vivos.

Existem várias ferramentas para o estudo de haplótipos, uma das mais utilizadas hoje é "Mapa de haplótipos“(HapMap), que é uma página da web que permite determinar quais são os segmentos do genoma que são haplótipos.

Métodos de estudo

Os haplótipos representam uma oportunidade para entender a herança dos genes e seu polimorfismo. Com a descoberta da técnica "Polymerase Chain Reaction" (PCR, do inglês "Reação em cadeia da polimerase”) Um grande progresso foi feito no estudo dos haplótipos.

Atualmente existem inúmeras metodologias para o estudo de haplótipos, algumas das mais destacadas são:

Sequenciamento de DNA e detecção de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs)

O desenvolvimento de tecnologias de sequenciamento de última geração representou um grande salto para o estudo de haplótipos. Novas tecnologias tornam possível detectar variações de até uma única base de nucleotídeo em regiões específicas de um haplótipo.

Em bioinformática, o termo haplótipo também é usado para se referir à herança de um grupo de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) em sequências de DNA.

Ao combinar programas de bioinformática com detecção de haplótipos usando sequenciamento de próxima geração, a posição, substituição e efeito de alterar cada base no genoma de uma população podem ser identificados com precisão.

Microssatélites (SSRS)

Os microssatélites ou SSRS, derivam seu nome do inglês “Srepetição de sequência simples Y Repetição Tandem Curta”. Estas são sequências de nucleotídeos curtas que se repetem sucessivamente dentro de uma região do genoma.

É comum encontrar microssatélites dentro de haplótipos não codificantes, portanto, através da detecção de variações no número de repetições de microssatélites, podem ser observados os diferentes alelos nos haplótipos dos indivíduos.

Marcadores moleculares do tipo microssatélites foram desenvolvidos para a detecção de uma miríade de haplótipos, a partir da sexagem de plantas como o mamão (Carica papaya) até a detecção de doenças humanas, como a anemia falciforme.

Polimorfismos de comprimento de fragmento amplificado (AFLP)

Esta técnica combina amplificação com reações de PCR com digestão de DNA com duas enzimas de restrição diferentes. A técnica detecta loci polimórficos em haplótipos de acordo com os diferentes locais de clivagem na sequência de DNA.

Para ilustrar melhor a técnica, vamos imaginar três fragmentos de tecido do mesmo comprimento, mas cortados em locais diferentes (esses fragmentos representam três fragmentos de haplótipos amplificados por PCR).

No momento do corte do tecido, várias peças de tamanhos diferentes serão obtidas, pois cada tecido é cortado em locais diferentes. Ordenando os fragmentos de acordo com o tipo de tecido de onde provêm, podemos ver onde estão as diferenças entre os tecidos ou nos haplótipos.

Diagnósticos e doenças

Uma vantagem importante do estudo genético dos haplótipos é que eles permanecem quase intactos ou inalterados por milhares de gerações, e isso permite a identificação de ancestrais remotos e de cada uma das mutações que os indivíduos contribuem para o desenvolvimento de doenças.

Os haplótipos na humanidade variam dependendo das raças e, a partir disso, primeiro foram detectados genes dentro dos haplótipos que causam doenças graves em cada uma das raças humanas.

No projeto HapMap Quatro grupos raciais estão incluídos: europeus, nigerianos, iorubás, chineses han e japoneses.

Desta forma, o projeto HapMap Pode abranger diferentes grupos populacionais e traçar a origem e evolução de muitas das doenças hereditárias que afetam cada uma das quatro raças.

Uma das doenças mais frequentemente diagnosticadas por meio da análise de haplótipos é a anemia falciforme em humanos. Esta doença é diagnosticada rastreando a frequência de haplótipos africanos em uma população.

Por ser uma doença nativa da África, a identificação de haplótipos africanos em populações facilita o rastreamento de pessoas que apresentam a mutação na sequência genética das beta globinas em eritrócitos em forma de foice (característica da patologia).

Exemplos

Com os haplótipos, são construídas árvores filogenéticas que representam as relações evolutivas entre cada um dos haplótipos encontrados em uma amostra de moléculas de DNA homólogas ou da mesma espécie, em uma região que tem pouca ou nenhuma recombinação.

Um dos ramos mais estudados dos haplótipos é a evolução do sistema imunológico humano. Haplótipos que codificam o receptor semelhante a TOll (um componente-chave do sistema imunológico inato) foram identificados para os genomas de Neandertal e Denisovan.

Isso lhes permite rastrear como as sequências genéticas em populações humanas "modernas" mudaram de sequências de haplótipos que correspondem a humanos "ancestrais".

Ao construir uma rede de relações genéticas a partir dos haplótipos mitocondriais, estuda-se como ocorre o efeito fundador nas espécies, pois permite aos cientistas identificar quando as populações deixaram de se reproduzir entre si e se estabeleceram como espécies separadas.

A diversidade de haplótipos é usada para rastrear e estudar a diversidade genética de animais criados em cativeiro. Essas técnicas são usadas especialmente para espécies que são difíceis de monitorar na natureza.

Espécies animais como tubarões, pássaros e grandes mamíferos como onças, elefantes, entre outros, são constantemente avaliados geneticamente por meio de haplótipos mitocondriais para monitorar o status genético das populações em cativeiro.

Referências

Bahlo, M., Stankovich, J., Speed, T. P., Rubio, J. P., Burfoot, R. K., & Foote, S. J. (2006). Detecção de amplo compartilhamento de haplótipos de genoma usando SNP ou dados de haplótipos de microssatélites Genética humana, 119 (1-2), 38-50.
Dannemann, M., Andrés, A. M., & Kelso, J. (2016). A introgressão de haplótipos semelhantes a Neandertal e Denisovan contribui para a variação adaptativa em receptores semelhantes a Toll humanos. The American Journal of Human Genetics, 98 (1), 22-33.
De Vries, H. G., van der Meulen, M. A., Rozen, R., Halley, D. J., Scheffer, H., Leo, P., ... & te Meerman, G. J. (1996). Identidade de haplótipos entre indivíduos que compartilham um alelo de mutação CFTR “idêntico por descendência”: demonstração da utilidade do conceito de compartilhamento de haplótipos para mapeamento de genes em populações reais. Genética humana, 98 (3), 304-309
Degli-Esposti, M. A., Leaver, A. L., Christiansen, F. T., Witt, C. S., Abraham, L. J., & Dawkins, R. L. (1992). Haplótipos ancestrais: haplótipos de MHC de população conservada. Imunologia humana, 34 (4), 242-252.
Fellows, M. R., Hartman, T., Hermelin, D., Landau, G. M., Rosamond, F., & Rozenberg, L. (2009, junho). Inferência de haplótipos limitada por dados de haplótipos plausíveis. No Simpósio Anual sobre Combinatorial Pattern Matching (pp. 339-352). Springer, Berlim, Heidelberg.
Gabriel, S. B., Schaffner, S. F., Nguyen, H., Moore, J. M., Roy, J., Blumenstiel, B., ... & Liu-Cordero, S. N. (2002). A estrutura dos blocos de haplótipos no genoma humano. Science, 296 (5576), 2225-2229.
Consórcio Internacional HapMap. (2005). Um mapa de haplótipos do genoma humano. Nature, 437 (7063), 1299.
Wynne, R. & Wilding, C. (2018). Diversidade de haplótipos de DNA mitocondrial e origem de tubarões-tigre em cativeiro (Carcharias taurus). Journal of Zoo and Aquarium Research, 6 (3), 74-78.
Yoo, Y. J., Tang, J., Kaslow, R. A., & Zhang, K. (2007). Inferência de haplótipos para dados de genótipos presentes - ausentes usando haplótipos e padrões de haplótipos previamente identificados. Bioinformatics, 23 (18), 2399-2406.
Young, N. S. (2018). Anemia aplástica. The New England Journal of Medicine, 379 (17), 1643-1656.