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Con il termine aplotipo (dal greco ἁπλόος contratto ἁπλοῦς haplóos=singolo o semplice) si definisce la combinazione di varianti alleliche lungo un cromosoma o segmento cromosomico contenente loci in linkage disequilibrium, cioè strettamente associati tra di loro[1], e che in genere vengono ereditati insieme.
L'associazione statistica tra loci si manifesta in assenza di ricombinazione tra i loci stessi. Per quanto riguarda gli autosomi (cromosomi non sessuali) e le regioni pseudoautosomiche dei cromosomi sessuali questo può essere dovuto alla vicinanza fisica tra i loci considerati e all'assenza di hot-spot di ricombinazione tra di loro. Invece gli alleli della regione non ricombinante del cromosoma Y (NRY) sono sempre associati a formare aplotipi, così come gli alleli del genoma mitocondriale (mtDNA). Infatti queste due porzioni del genoma non ricombinano, essendo ereditate con modalità uniparentali, paterna la prima, materna la seconda. In particolare gli aplotipi differenti per un sistema aploide non ricombinante sono pari a 1+n, dove n è il numero di siti biallelici presi in considerazione, mentre per i sistemi diploidi ricombinanti sono n2.
In generale aplotipi differenti sono generati da un aplotipo ancestrale per effetto della mutazione ai singoli loci. I prodotti di questo meccanismo evolutivo possono essere correlati attraverso la filogenesi fino a desumere la forma ancestrale dell'aplotipo. Spesso, quando la risoluzione molecolare di un aplotipo è molto elevata, può essere utile raggruppare filogeneticamente aplotipi diversi sulla base di un comune progenitore definendo così un aplogruppo.
Lo studio di queste trasmissioni veniva utilizzato (prima dell'avvento della biologia molecolare) per stabilire la distanza tra due geni su un cromosoma. Questa distanza viene espressa come percentuale di ricombinazione, la cui unità viene definita "centimorgan", in omaggio al genetista Thomas Hunt Morgan.
Il termine è usato soprattutto in immunologia per descrivere un insieme di geni situati sullo stesso cromosoma, che codificano per gli antigeni del sangue o dei tessuti. I primi sistemi di classificazione dei gruppi sanguigni definiti dagli aplotipi comprendono il sistema 'Rhesus' del 1947. Il modello più popolare di aplotipo è il Human Leukocyte Antigen (HLA), il cui ruolo è fondamentale nella realizzazione delle reazioni di difesa immunitaria dell'organismo. Infatti, molte malattie genetiche hanno la loro origine in una "anomalia" dei geni HLA. Supponiamo che due geni su un cromosoma, molto vicini l'uno all'altro, non vengano separati dal crossing over durante la meiosi. Per esempio nel sistema di sangue MNS, il gene che codifica una proteina, la 'glicoforina A' (GPA), ha due alleli M e N, ed il gene che codifica per una seconda proteina, la 'glicoforina B' (GPB), ha due alleli s e S. Ci sono 4 aplotipi possibili in questo sistema: MS, Ms, NS, Ns. Per esempio, consideriamo un padre che ha ricevuto dai genitori gli aplotipi MS e Ns, quindi ha genotipo MS/Ns e fenotipo MNSs, sposato con una donna omozigote MS/MS con fenotipo MMSS. I loro figli saranno necessariamente MS dalla madre, e saranno MS o Ns da parte del padre (ma non Ms o NS). A parte casi di ricombinazione eccezionale, la frequenza di occorrenza nelle famiglie fornisce un'idea della distanza tra i geni espressi in centimorgan.
| Aplotipi materni | |||
|---|---|---|---|
| MS | MS | ||
| Aplotipi paterni | MS | MS /MS | MS /MS |
| Ns | MS / Ns | MS / Ns | |
In un secondo significato, aplotipo è un insieme di polimorfismi di un singolo nucleotide (SNPs) su un unico cromosoma di una coppia di alleli che sono statisticamente associati. Si pensa che queste associazioni, e l'individuazione di un paio di alleli di un aplotipo, possano portare all'identificazione inequivocabile di tutti gli altri siti polimorfici nella sua regione. Tali informazioni sono molto preziose per lo studio della genetica perché alla base di molte malattie comuni, e sono state studiate nella specie umana dalla HapMap International Project.[2]
In una definizione più generale, un aplotipo è semplicemente il genotipo di un singolo cromosoma o di un aplogruppo del cromosoma. L'aplotipo sta diventando la nuova unità funzionale del genoma.
Molte società che fanno test genetici usano la parola 'aplotipo' in riferimento ad alleli mutati di corte ripetizione in tandem (STR) all'interno di un segmento genetico, mentre utilizzano il termine 'aplogruppo' per fare riferimento a mutazioni con un unico evento di polimorfismo (UEP) che rappresenta il cluster al quale un insieme di potenziali aplotipi appartengono[3].