Хаплотип

Хаплотип (хаплоиден генотип) — група на алели во организмот кои се наследени заедно од еден родител.  
Многу организми содржат генетски материјал (ДНК) кој е наследен од двајца родители. Нормално, овие организми имаат нивната ДНК организирана во две групи слични хромозоми во пар. Потомството добива по еден хромозом во секој пар од секој родител. Збир на парови на хромозоми се нарекува диплоиден, а збир од само една половина од секој пар се нарекува хаплоиден. Хаплоиден генотип (хаплотип) е генотип кој ги зема предвид еднините хромозоми наместо паровите на хромозоми. Тоа може да бидат сите хромозоми од еден од родителите или помал дел од хромозомот, на пример низа од 9000 базни парови или мал сет на алели.
Специфичните соседни делови од хромозомот најверојатно ќе се наследат заедно и нема да бидат поделени со хромозомски вкрстување, феномен наречен генетско поврзување. Како резултат на тоа, идентификувањето на овие статистички асоцијации и неколку алели на специфична хаплотипска секвенца може да го олесни идентификувањето ''на сите други такви'' полиморфни места кои се во близина на хромозомот (импутација). Ваквите информации се клучни за истражување на генетиката на заедничките болести; кои всушност биле истражени кај луѓето од страна на Меѓународниот проект HapMap.
Другите делови од геномот се скоро секогаш хаплоидни и не се подложени на вкрстување: на пример, човечката митохондријална ДНК се пренесува низ мајчината линија, а Y-хромозомот се пренесува по татковската линија. Во овие случаи, целата низа може да се групира во едноставно еволутивно дрво, при што секоја гранка е основана од мутација на полиморфизам со уникатен настан (често, но не секогаш, полиморфизам со еден нуклеотид (SNP)). Секој клад под гранка, кој содржи хаплотипови со еден заеднички предок, се нарекува хаплогрупа.
1 Резолуција на хаплотип
Генотипот на организмот може да не го дефинира уникатно неговиот хаплотип. На пример, разгледајте диплоиден организам и два би-алелни локуси (како што се SNPs) на истиот хромозом. Да претпоставиме дека првиот локус има алели ''A'' или ''T'' и вториот локус ''G'' или ''C.'' И двата локуси имаат три можни генотипови: (''АА'', ''АТ'' и ''ТТ'') и (''GG'', ''GC'' и ''CC''), соодветно. За даден поединец, постојат девет можни конфигурации (хаплотипови) на овие две места (прикажани на плоштадот Пуннет подолу). За индивидуи кои се хомозиготни на еден или на двата локуси, хаплотиповите се недвосмислени - што значи дека не постои никаква диференцијација на хаплотипот T1T2 наспроти хаплотипот T2T1; каде што Т1 и Т2 се означени за да покажат дека се ист локус, но означени како такви за да се покаже дека не е важно во кој редослед ги сметате, крајниот резултат е два Т локуси. За индивидуи хетерозиготни на двата локуса, гаметската фаза е двосмислена - во овие случаи, набљудувачот не знае кој хаплотип го има поединецот, на пр., TA vs AT.
, AA, AT, TT
GG, AG AG, AG TG, TG TG
GC, AG AC, AG TC, TG TC
CC, AC AC, AC TC, TC TC
Единствениот недвосмислен метод за решавање на фазна двосмисленост е со секвенционирање. Сепак, можно е да се процени веројатноста за одреден хаплотип кога фазата е двосмислена со помош на примерок од поединци.
Со оглед на генотиповите за одреден број индивидуи, хаплотиповите може да се заклучат со резолуција на хаплотипот или техники за фазирање на хаплотипот. Овие методи функционираат со примена на набљудувањето дека одредени хаплотипови се вообичаени во одредени геномски региони. Затоа, со оглед на збир на можни резолуции на хаплотип, овие методи ги избираат оние кои користат помалку различни хаплотипови во целина. Спецификите на овие методи варираат - некои се засноваат на комбинаторни пристапи (на пример, парсимонија), додека други користат функции на веројатност засновани на различни модели и претпоставки како што се принципот Харди-Вајнберг, моделот на теоријата на коалесцентна или совршена филогенија. Параметрите во овие модели потоа се проценуваат со користење на алгоритми како што се алгоритам за очекување-максимизирање (EM), Марков синџир Монте Карло (MCMC) или скриени Марков модели (HMM).
Микрофлуидно хаплотипизирање на целиот геном е техника за физичко одвојување на поединечни хромозоми од метафазна клетка проследено со директно разрешување на хаплотипот за секој алел.
2 Y-ДНК хаплотипови од генеалошки ДНК тестови
За разлика од другите хромозоми, Y хромозомите обично не доаѓаат во парови. Секој маж (освен оние со XYY синдром) има само една копија од тој хромозом. Ова значи дека не постои случајна варијација која копија е наследена, а исто така (за поголемиот дел од хромозомот) нема некакво мешање помеѓу копии со рекомбинација; така, за разлика од автосомните хаплотипови, ефективно нема никаква рандомизација на хаплотипот на Y-хромозомот помеѓу генерациите. Човечкиот маж во голема мера треба да го дели истиот Y хромозом како неговиот татко, да даде или да земе неколку мутации; така што Y хромозомите имаат тенденција да минуваат главно непроменети од татко на син, со мал, но се акумулира број на мутации кои можат да послужат за разликување на машките лоза. Особено, Y-ДНК претставена како нумерирани резултати од Y-ДНК генеалошки ДНК тест треба да се совпаѓаат, освен за мутации.
2.1 Резултати од UEP (резултати на SNP)
Полиморфизмите со уникатен настан (UEPs) како што се SNPs претставуваат хаплогрупи. STR претставуваат хаплотипови. Резултатите што го сочинуваат целосниот Y-ДНК хаплотип од ДНК тестот на Y-хромозомот може да се поделат на два дела: резултатите за UEPs, понекогаш лабаво наречени SNP резултати бидејќи повеќето UEP се еднонуклеотидни полиморфизми, и резултатите за краток тандем на микросателитски секвенци (Y-STRs).
Резултатите од UEP го претставуваат наследството на настани за кои се верува дека може да се претпостави дека се случиле само еднаш во целата човечка историја. Тие можат да се користат за да се идентификува Y-ДНК хаплогрупата на поединецот, неговото место во „семејното стебло“ на целото човештво. Различни хаплогрупи на Y-ДНК идентификуваат генетски популации кои често се јасно поврзани со одредени географски региони; нивното појавување во поновата популација сместена во различни региони ги претставува миграциите пред десетици илјади години на директните патрилинеални предци на сегашните индивидуи.
2.2 Y-STR хаплотипови
Генетските резултати го вклучуваат и хаплотипот Y-STR, збир на резултати од тестираните Y-STR маркери.
За разлика од UEP, Y-STR мутираат многу полесно, што им овозможува да се користат за разликување на неодамнешната генеалогија. Но, тоа исто така значи дека, наместо популацијата на потомци на генетски настан кои сите го делат ''истиот'' резултат, хаплотиповите Y-STR веројатно ќе се рашират, за да формираат ''кластер'' од повеќе или помалку слични резултати. Вообичаено, овој кластер ќе има дефинитивен најверојатен центар, модален хаплотип (веројатно сличен на хаплотипот на оригиналниот основачки настан), а исто така и хаплотипска разновидност - степенот до кој е распространет. Колку подалеку во минатото се случувал дефинирачкиот настан, и колку повеќе тој последователен раст на населението се случувал рано, толку поголема ќе биде разновидноста на хаплотипот за одреден број потомци. Меѓутоа, ако разновидноста на хаплотипот е помала за одреден број на потомци, ова може да укаже на понов заеднички предок или неодамнешна експанзија на популацијата.
Важно е да се напомене дека, за разлика од UEPs, две лица со сличен Y-STR хаплотип не мора да имаат слично потекло. Настаните на Y-STR не се единствени. Наместо тоа, кластерите на резултатите од хаплотипот Y-STR наследени од различни настани и различни истории имаат тенденција да се преклопуваат.
Во повеќето случаи, помина долго време од дефинираните настани на хаплогрупите, така што типично кластерот на резултати од хаплотипот Y-STR поврзани со потомците на тој настан стана прилично широк. Овие резултати ќе имаат тенденција значително да се преклопуваат со (слично широките) кластери на Y-STR хаплотипови поврзани со други хаплогрупи. Ова им оневозможува на истражувачите да предвидат со апсолутна сигурност на која Y-ДНК хаплогрупа би упатувал хаплотипот Y-STR. Ако UEP не се тестираат, Y-STR може да се користат само за да се предвидат веројатности за потеклото на хаплогрупата, но не и сигурност.
Слично сценарио постои во обидот да се оцени дали споделените презимиња укажуваат на заедничко генетско потекло. Кластер од слични Y-STR хаплотипови може да укаже на заеднички заеднички предок, со препознатлив модален хаплотип, но само ако кластерот е доволно различен од она што можеби се случило случајно од различни индивидуи кои историски го прифатиле истото име независно. Многу имиња биле усвоени од вообичаени занимања, на пример, или биле поврзани со населување на одредени места. Потребно е поопширно типизирање на хаплотип за да се воспостави генетска генеалогија. Комерцијалните компании за тестирање на ДНК сега им нудат на своите клиенти тестирање на повеќе бројни групи маркери за да ја подобрат дефиницијата на нивното генетско потекло. Бројот на тестирани групи на маркери се зголеми од 12 во првите години на 111 неодамна.
Воспоставувањето веродостојна поврзаност помеѓу различните презимиња добиени од базата на податоци е значително потешко. Истражувачот мора да утврди дека ''најблискиот'' член на популацијата за која станува збор, избран намерно од популацијата поради таа причина, веројатно нема да се совпадне случајно. Ова е повеќе од утврдување дека ''случајно избраниот'' член на популацијата веројатно нема да има толку близок натпревар случајно. Поради тешкотијата, воспоставувањето поврзаност помеѓу различни презимиња, како во такво сценарио, веројатно е невозможно, освен во посебни случаи кога има конкретни информации за драстично ограничување на големината на популацијата на кандидатите што се разгледуваат.
3 Разновидност
Хаплотипската разновидност е мерка за уникатноста на одреден хаплотип во дадена популација. Разновидноста на хаплотипот (H) се пресметува како:<math>H=\frac{N}{N-1}(1- \sum_{i}x_i^2)</math>каде <math>x_i</math> е (релативната) хаплотипска фреквенција на секој хаплотип во примерокот и <math>N</math> е големината на примерокот. За секој примерок е даден хаплотипска разновидност.