HAPLOTIP: ÇALIŞMA YÖNTEMLERI, TEŞHISLER, HASTALIKLAR, ÖRNEKLER - BIYOLOJI - 2025

Bir haplotip , birden fazla nesil boyunca birlikte kalıtımsal olma eğiliminde olan genomun bir bölgesidir; tipik olarak hepsi aynı kromozom üzerindedir. Haplotipler, genetik bağlantının ürünüdür ve genetik rekombinasyon sırasında bozulmadan kalır.

"Haplotip" kelimesi, "haploid" kelimesi ve "genotip" kelimesinin bir kombinasyonundan türetilmiştir. "Haploid", tek bir kromozom setine sahip hücreler anlamına gelir ve "genotip", bir organizmanın genetik yapısına karşılık gelir.

Asya popülasyonlarında Y kromozom haplotiplerinin dağılım şeması (Kaynak: Moogalord, Wikimedia Commons) Tanımın ardından, bir haplotip, bir ebeveynden bir kromozom üzerinde birlikte miras alınan bir çift veya daha fazlasını tanımlayabilir veya erkeklerdeki Y kromozomu gibi tamamen bir ebeveynden miras alınan bir kromozomu tanımlayabilir.

Örneğin haplotipler, saç rengi ve göz rengi gibi iki farklı fenotipik karakter için genleri paylaştığında, saç rengi genine sahip olan kişiler, göz rengi için diğer gene de sahip olacaktır.

Haplotipler, günümüzde soy biliminin incelenmesi, hastalıkların kökeninin izini sürmek, genetik çeşitliliği ve farklı canlı türlerinin popülasyonlarının filocoğrafyasını karakterize etmek için en çok kullanılan araçlardan biridir.

Haplotip çalışmaları için çok sayıda araç vardır, günümüzde en çok kullanılanlardan biri, haplotip olan genom segmentlerinin hangileri olduğunu belirlemeye olanak sağlayan bir web sayfası olan "Haplotip haritası" dır (HapMap).

Çalışma yöntemleri

Haplotipler, genlerin kalıtımını ve polimorfizmlerini anlamak için bir fırsattır. "Polimeraz Zincir Reaksiyonu" (PCR) tekniğinin keşfedilmesiyle, haplotip çalışmalarında çok ilerleme kaydedildi.

Halihazırda haplotip çalışmaları için çok sayıda metodoloji vardır, en öne çıkanlardan bazıları şunlardır:

DNA dizilimi ve tek nükleotid polimorfizmlerinin (SNP'ler) tespiti

Yeni nesil dizileme teknolojilerinin geliştirilmesi, haplotiplerin incelenmesi için büyük bir sıçramayı temsil etti. Yeni teknolojiler, bir haplotipin belirli bölgelerinde tek bir nükleotit bazına kadar varyasyonların tespit edilmesini mümkün kılar.

Biyoinformatikte, haplotip terimi, aynı zamanda, DNA dizilerindeki bir tek nükleotid polimorfizmler grubunun (SNP'ler) kalıtımını belirtmek için de kullanılmaktadır.

Biyoinformatik programları, yeni nesil dizileme kullanarak haplotip saptama ile birleştirerek, bir popülasyonun genomundaki her baz değişikliğinin konumu, ikamesi ve etkisi doğru bir şekilde tanımlanabilir.

Mikrosatellitler (SSRS)

Mikro uydular veya SSRS, adlarını İngilizce "S imple Sekans Tekrarı ve Kısa Tandem Tekrarı" ndan alır. Bunlar, genomun bir bölgesi içinde arka arkaya tekrar eden kısa nükleotid dizileridir.

Kodlayıcı olmayan haplotiplerin içinde mikrosatellitlerin bulunması yaygındır, bu nedenle mikro uydu tekrarlarının sayısındaki varyasyonların tespiti yoluyla, bireylerin haplotiplerindeki farklı aleller gözlemlenebilir.

Papaya (Carica papaya) gibi bitkilerin cinsiyetlendirilmesinden orak hücre anemisi gibi insan hastalıklarının tespitine kadar sayısız haplotipin tespiti için moleküler mikro uydu markörleri geliştirilmiştir.

Güçlendirilmiş parça uzunluğu polimorfizmleri (AFLP)

Bu teknik, amplifikasyonu iki farklı kısıtlama enzimi ile DNA'nın sindirimi ile PCR reaksiyonları ile birleştirir. Teknik, DNA dizisindeki farklı bölünme bölgelerine göre haplotiplerdeki polimorfik lokusları tespit eder.

Tekniği daha iyi açıklamak için, aynı uzunlukta, ancak farklı yerlerde kesilmiş üç kumaş parçası hayal edelim (bu parçalar üç PCR ile büyütülmüş haplotip parçasını temsil eder).

Kumaş kesildiği zaman her kumaş farklı yerlerde kesildiği için farklı boyutlarda birçok parça elde edilecektir. Fragmanları geldikleri kumaşın cinsine göre sıralayarak kumaşlar arasındaki veya haplotiplerdeki farklılıkların nerede bulunduğunu görebiliriz.

Tanılar ve hastalıklar

Haplotiplerin genetik çalışmasının önemli bir avantajı, binlerce nesil boyunca neredeyse hiç bozulmamış veya değişmemiş kalmalarıdır ve bu, uzak ataların ve bireylerin hastalıkların gelişimine katkıda bulunduğu mutasyonların her birinin tanımlanmasına izin verir.

İnsanlıktaki haplotipler ırklara göre değişmektedir ve buna göre ilk olarak haplotiplerde insan ırklarının her birinde ciddi hastalıklara neden olan genler tespit edilmiştir.

HapMap projesi dört ırk grubunu içeriyor: Avrupalılar, Nijeryalılar, Yoruba, Han Çinlileri ve Japonlar.

Bu şekilde, HapMap projesi farklı popülasyon gruplarını kapsayabilir ve dört ırkın her birini etkileyen kalıtsal hastalıkların çoğunun kökenini ve evrimini izleyebilir.

Haplotip analizi kullanılarak en sık teşhis edilen hastalıklardan biri, insanlarda orak hücre anemisidir. Bu hastalık, bir popülasyondaki Afrika haplotiplerinin sıklığı izlenerek teşhis edilir.

Afrika'ya özgü bir hastalık olduğundan, popülasyonlarda Afrika haplotiplerinin tanımlanması, orak şekilli eritrositlerdeki beta globinlerin genetik dizisinde mutasyona sahip kişilerin izini sürmeyi kolaylaştırır (patolojinin özelliği).

Örnekler

Haplotiplerle, çok az rekombinasyona sahip olan veya hiç olmayan bir bölgede, homolog DNA moleküllerinden oluşan bir örnekte veya aynı türden bulunan haplotiplerin her biri arasındaki evrimsel ilişkileri temsil eden filogenetik ağaçlar inşa edilir.

Haplotipler aracılığıyla en çok çalışılan dallardan biri, insan bağışıklık sisteminin evrimidir. Neandertal ve Denisovan genomları için TOll benzeri reseptörü (doğuştan gelen bağışıklık sisteminin önemli bir bileşeni) kodlayan haplotipler tanımlanmıştır.

Bu onların, "modern" insan popülasyonlarındaki genetik dizilerin "atadan" insanlara karşılık gelen haplotip dizilerinden nasıl değiştiğini izlemelerine olanak tanır.

Mitokondriyal haplotiplerden bir genetik ilişkiler ağı oluşturmak, türlerde kurucu etkinin nasıl gerçekleştiğini araştırır, çünkü bu, bilim insanlarının popülasyonların kendi aralarında üremeyi ne zaman durdurup kendilerini ayrı türler olarak kurduklarını belirlemelerine olanak tanır.

Haplotip R'nin (Y-DNA) Yerli Popülasyonlarda Dağılımı (Kaynak: Maulucioni, Wikimedia Commons aracılığıyla) Haplotip çeşitliliği, tutsak yetiştirilen hayvanların genetik çeşitliliğini izlemek ve incelemek için kullanılır. Bu teknikler özellikle vahşi doğada izlenmesi zor olan türler için kullanılmaktadır.

Köpekbalıkları, kuşlar gibi hayvan türleri ve diğerlerinin yanı sıra jaguarlar, filler gibi büyük memeliler, esir popülasyonların genetik durumunu izlemek için mitokondriyal haplotipler aracılığıyla sürekli olarak genetik olarak değerlendirilir.

Referanslar

1. Bahlo, M., Stankovich, J., Speed, TP, Rubio, JP, Burfoot, RK ve Foote, SJ (2006). SNP veya mikro uydu haplotip verilerini kullanarak genom geniş haplotip paylaşımının saptanması. İnsan genetiği, 119 (1-2), 38-50.
2. Dannemann, M., Andrés, AM ve Kelso, J. (2016). Neandertal ve Denisovan benzeri haplotiplerin introgresyonu, insan Toll benzeri reseptörlerde adaptif varyasyona katkıda bulunur. Amerikan İnsan Genetiği Dergisi, 98 (1), 22-33.
3. De Vries, HG, van der Meulen, MA, Rozen, R., Halley, DJ, Scheffer, H., Leo, P.,… & te Meerman, GJ (1996). "İnişle özdeş" bir CFTR mutasyon alelini paylaşan bireyler arasındaki haplotip kimliği: gerçek popülasyonlarda gen haritalaması için haplotip paylaşım konseptinin kullanışlılığının gösterilmesi. İnsan genetiği, 98 (3), 304-309
4. Degli-Esposti, MA, Leaver, AL, Christiansen, FT, Witt, CS, Abraham, LJ ve Dawkins, RL (1992). Atalara ait haplotipler: korunmuş popülasyon MHC haplotipleri. İnsan immünolojisi, 34 (4), 242-252.
5. Fellows, MR, Hartman, T., Hermelin, D., Landau, GM, Rosamond, F., & Rozenberg, L. (2009, Haziran). Makul haplotip verileriyle kısıtlanan haplotip çıkarımı. Yıllık Kombinatoryal Desen Eşleştirme Sempozyumunda (s. 339-352). Springer, Berlin, Heidelberg.
6. Gabriel, SB, Schaffner, SF, Nguyen, H., Moore, JM, Roy, J., Blumenstiel, B., … & Liu-Cordero, SN (2002). İnsan genomundaki haplotip bloklarının yapısı. Bilim, 296 (5576), 2225-2229.
7. Uluslararası HapMap Konsorsiyumu. (2005). İnsan genomunun haplotip haritası. Doğa, 437 (7063), 1299.
8. Wynne, R. ve Wilding, C. (2018). Mitokondriyal DNA haplotip çeşitliliği ve tutsak kum kaplanı köpekbalıklarının (Carcharias taurus) kökeni. Hayvanat Bahçesi ve Akvaryum Araştırmaları Dergisi, 6 (3), 74-78.
9. Yoo, YJ, Tang, J., Kaslow, RA ve Zhang, K. (2007). Mevcut için haplotip çıkarımı - önceden tanımlanmış haplotipleri ve haplotip kalıplarını kullanan eksik genotip verileri. Biyoinformatik, 23 (18), 2399-2406.
10. Genç, NS (2018). Aplastik anemi. New England Tıp Dergisi, 379 (17), 1643-1656.