हाप्लोटाइप: Difference between revisions
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हैप्लोटाइप (अगुणित जीनोटाइप) जीव में जेनेटिक तत्व का समूह है जो एक ही माता-पिता से एक साथ विरासत में मिला है।[1][2]
कई जीवों में आनुवंशिक सामग्री (डीएनए) होती है जो दो माता-पिता से विरासत में मिलती है। सामान्यतः इन जीवों का डीएनए जोड़ीदार समान गुणसूत्रों के दो सेटों में व्यवस्थित होता है। संतान को प्रत्येक माता-पिता से प्रत्येक जोड़े में गुणसूत्र मिलता है। गुणसूत्रों के जोड़े के समूह को द्विगुणित कहा जाता है और प्रत्येक जोड़े के केवल आधे भाग के समूह को अगुणित कहा जाता है। अगुणित जीनोटाइप (हैप्लोटाइप) ऐसा जीनोटाइप है जो गुणसूत्रों के जोड़े के अतिरिक्त एकवचन गुणसूत्रों पर विचार करता है। यह माता-पिता में से किसी एक के सभी गुणसूत्र या गुणसूत्र का छोटा भाग हो सकता है, उदाहरण के लिए 9000 आधार जोड़े का अनुक्रम है।
चूँकि, इस शब्द के अन्य उपयोग भी हैं। सबसे पहले, इसका उपयोग गुणसूत्र पर कसकर जुड़े जीनों के समूह में विशिष्ट एलील्स (अर्थात्, विशिष्ट डीएनए अनुक्रम) के संग्रह के लिए किया जाता है, जिनके साथ विरासत में मिलने की संभावना होती है - अर्थात्, वे संरक्षित अनुक्रम होने की संभावना है जो प्रजनन की कई पीढ़ियों के वंश से बचे रहते हैं।[3][4] दूसरे उपयोग का अर्थ आनुवंशिक लिंकेज एकल-न्यूक्लियोटाइड बहुरूपता (एसएनपी) एलील्स का सेट है जो सदैव साथ होते हैं (अर्थात्, एसोसिएशन (सांख्यिकी) हैं।) ऐसा माना जाता है कि इन सांख्यिकीय संघों और विशिष्ट हैप्लोटाइप अनुक्रम के कुछ एलील्स की पहचान करने से क्रोमोसोम पर आस-पास उपस्थित अन्य सभी ऐसे बहुरूपी साइटों की पहचान करने में सुविधा हो सकती है।[5] ऐसी जानकारी सामान्य बीमारियों की आनुवंशिकी की जांच के लिए महत्वपूर्ण है; जिसकी वास्तव में अंतर्राष्ट्रीय हापमैप परियोजना द्वारा मनुष्यों में जांच की गई है।[6][7] तीसरा, कई मानव आनुवंशिक परीक्षण कंपनियां इस शब्द का उपयोग तीसरे विधि से करती हैं: किसी दिए गए आनुवंशिक खंड के अन्दर विशिष्ट उत्परिवर्तन के व्यक्तिगत संग्रह को संदर्भित करने के लिए; (लघु अग्रानुक्रम दोहराव उत्परिवर्तन देखें)।
'हैप्लोग्रुप' शब्द एसएनपी/अद्वितीय-घटना बहुरूपता (यूईपी) उत्परिवर्तन को संदर्भित करता है जो उस क्लेड का प्रतिनिधित्व करता है जिसमें विशेष मानव हैप्लोटाइप का संग्रह होता है। (यहां क्लैड सामान्य पूर्वज को साझा करने वाले हैप्लोटाइप्स के सेट को संदर्भित करता है।)[8] हापलोग्रुप समान हैप्लोटाइप का समूह है जो एकल-न्यूक्लियोटाइड बहुरूपता उत्परिवर्तन के साथ सामान्य पूर्वज को साझा करता है।[9][10] माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए मातृवंशीयता के साथ निकलता है जो हजारों साल पुराना हो सकता है।[9]
हैप्लोटाइप रिज़ॉल्यूशन
किसी जीव का जीनोटाइप उसके हैप्लोटाइप को विशिष्ट रूप से परिभाषित नहीं कर सकता है। उदाहरण के लिए, एक ही गुणसूत्र पर द्विगुणित जीव और दो द्वि-एलील लोकस (आनुवांशिकी) (जैसे एकल-न्यूक्लियोटाइड बहुरूपता) पर विचार करें। मान लें कि पहले लोकस में एलील्स A या T हैं और दूसरे लोकस में G या C हैं। दोनों लोकी में क्रमशः तीन संभावित जीनोटाइप हैं: (AA, AT, और TT) और (GG, GC, और CC) किसी दिए गए व्यक्ति के लिए, इन दो लोकी पर नौ संभावित विन्यास (हैप्लोटाइप) हैं (नीचे पुनेट वर्ग में दिखाया गया है)। ऐसे व्यक्तियों के लिए जो एक या दोनों स्थानों पर समयुग्मजी हैं, हैप्लोटाइप असंदिग्ध हैं - जिसका अर्थ है कि हैप्लोटाइप T1T2 बनाम हैप्लोटाइप T2T1 में कोई अंतर नहीं है; जहां T1 और T2 को यह दिखाने के लिए लेबल किया गया है कि वे एक ही लोकस हैं, लेकिन यह दिखाने के लिए इस तरह लेबल किया गया है कि इससे कोई प्रभाव नहीं पड़ता कि आप उन्हें किस क्रम में मानते हैं, अंतिम परिणाम दो T लोकस है। दोनों लोकी में विषमयुग्मजी व्यक्तियों के लिए, युग्मक चरण अस्पष्ट है - इन स्थितियों में, आप नहीं जानते कि आपके पास कौन सा हैप्लोटाइप है, उदाहरण के लिए, TA बनाम AT है।
| AA | AT | TT | |
|---|---|---|---|
| GG | AG AG | AG TG | TG TG |
| GC | AG AC | AG TC or AC TG |
TG TC |
| CC | AC AC | AC TC | TC TC |
चरण अस्पष्टता को हल करने का एकमात्र स्पष्ट विधि डीएनए अनुक्रमण है। चूँकि, व्यक्तियों के नमूने का उपयोग करके चरण अस्पष्ट होने पर किसी विशेष हैप्लोटाइप की संभावना का अनुमान लगाना संभव है।
कई व्यक्तियों के जीनोटाइप को देखते हुए, हैप्लोटाइप का अनुमान हैप्लोटाइप रिज़ॉल्यूशन या हैप्लोटाइप चरणबद्ध तकनीकों द्वारा लगाया जा सकता है। ये विधियां इस अवलोकन को प्रयुक्त करके काम करती हैं कि कुछ जीनोमिक क्षेत्रों में कुछ हैप्लोटाइप साधारण हैं। इसलिए, संभावित हैप्लोटाइप रिज़ॉल्यूशन के सेट को देखते हुए, ये विधियां उन्हें चुनती हैं जो कुल मिलाकर कम अलग-अलग हैप्लोटाइप का उपयोग करती हैं। इन विधियों की विशिष्टताएँ अलग-अलग होती हैं - कुछ कॉम्बिनेटरियल दृष्टिकोण (उदाहरण के लिए, ओकैम के रेज़र) पर आधारित होते हैं, जबकि अन्य विभिन्न मॉडलों और मान्यताओं जैसे कि हार्डी-वेनबर्ग सिद्धांत, कोलेसेंट सिद्धांत मॉडल, या परफेक्ट फाइलोजेनी के आधार पर संभावना कार्यों का उपयोग करते हैं। इन मॉडलों में मापदंडों का अनुमान अपेक्षा-अधिकतमकरण एल्गोरिदम (ईएम), मार्कोव श्रृंखला मोंटे कार्लो (एमसीएमसी), या छिपे छिपा हुआ मार्कोव मॉडल (एचएमएम) जैसे एल्गोरिदम का उपयोग करके लगाया जाता है।
माइक्रोफ्लुइडिक संपूर्ण जीनोम हैप्लोटाइपिंग मेटाफ़ेज़ कोशिका से व्यक्तिगत गुणसूत्रों को भौतिक रूप से अलग करने की तकनीक है, जिसके बाद प्रत्येक एलील के लिए हैप्लोटाइप का प्रत्यक्ष समाधान किया जाता है।
वंशावली डीएनए परीक्षणों से वाई-डीएनए हैप्लोटाइप
अन्य गुणसूत्रों के विपरीत, Y गुणसूत्र सामान्यतः जोड़े में नहीं आते हैं। प्रत्येक मानव पुरुष (XYY सदस्यता वाले लोगों को छोड़कर) के पास उस गुणसूत्र की केवल एक प्रति होती है। इसका अर्थ यह है कि इस बात की कोई संभावना नहीं है कि कौन सी प्रतिलिपि विरासत में मिली है, और साथ ही (अधिकांश गुणसूत्रों के लिए) आनुवंशिक पुनर्संयोजन द्वारा प्रतियों के बीच कोई बदलाव नहीं है; इसलिए, ऑटोसोमल डीएनए हैप्लोटाइप के विपरीत, पीढ़ियों के बीच वाई-क्रोमोसोम हैप्लोटाइप का प्रभावी रूप से कोई यादृच्छिककरण नहीं होता है। मानव पुरुष को बड़े पैमाने पर अपने पिता के समान Y गुणसूत्र साझा करना चाहिए, कुछ उत्परिवर्तन देना या लेना चाहिए; इस प्रकार Y गुणसूत्र पिता से पुत्र में अधिकतर अक्षुण्ण रूप से स्थानांतरित होते रहते हैं,
उत्परिवर्तन की छोटी लेकिन बढ़ती संख्या के साथ जो पुरुष वंशों को अलग करने में सहायता कर सकती है।
विशेष रूप से, वंशावली डीएनए परीक्षण के क्रमांकित परिणामों के रूप में दर्शाया गया Y-डीएनए उत्परिवर्तन को छोड़कर, Y-डीएनए वंशावली डीएनए परीक्षण का मिलान होना चाहिए।
UEP परिणाम (SNP परिणाम)
एसएनपी जैसे अद्वितीय-घटना बहुरूपता (यूईपी) हापलोग्रुप का प्रतिनिधित्व करते हैं। एसटीआर हैप्लोटाइप का प्रतिनिधित्व करते हैं। Y क्रोमोसोम डीएनए परीक्षण से पूर्ण Y-डीएनए हैप्लोटाइप वाले परिणामों को दो भागों में विभाजित किया जा सकता है: यूईपी के परिणाम, जिन्हें कभी-कभी एसएनपी परिणाम भी कहा जाता है क्योंकि अधिकांश यूईपी एकल-न्यूक्लियोटाइड बहुरूपता हैं, और माइक्रोसैटेलाइट (जेनेटिक्स) लघु अग्रानुक्रम दोहराव अनुक्रम (वाई-एसटीआर) के परिणाम है।
यूईपी परिणाम घटनाओं की विरासत का प्रतिनिधित्व करते हैं, ऐसा माना जाता है कि यह पूरे मानव इतिहास में केवल एक बार हुआ होगा। इनका उपयोग व्यक्ति के मानव Y-गुणसूत्र डीएनए हापलोग्रुप |m Y-DNA हापलोग्रुप, संपूर्ण मानवता के वंश वृक्ष में उसके स्थान की पहचान करने के लिए किया जा सकता है। विभिन्न वाई-डीएनए हापलोग्रुप आनुवंशिक आबादी की पहचान करते हैं जो अधिकांशतः विशेष भौगोलिक क्षेत्रों से स्पष्ट रूप से जुड़े होते हैं; विभिन्न क्षेत्रों में स्थित हाल की आबादी में उनकी उपस्थिति वर्तमान व्यक्तियों के प्रत्यक्ष पितृवंशीय पूर्वजों के हजारों साल पहले हुए प्रवास का प्रतिनिधित्व करती है।
Y-STR हैप्लोटाइप्स
आनुवंशिक परिणामों में वाई-एसटीआर हैप्लोटाइप भी सम्मिलित है, परीक्षण किए गए वाई-एसटीआर मार्करों से परिणामों का सेट।
यूईपी के विपरीत, वाई-एसटीआर अधिक सरलता से उत्परिवर्तन करते हैं, जो उन्हें हाल की वंशावली को अलग करने के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है। लेकिन इसका अर्थ यह भी है कि आनुवंशिक घटना के वंशजों की आबादी के अतिरिक्त सभी समान परिणाम साझा करते हैं, वाई-एसटीआर हैप्लोटाइप के अलग-अलग फैलने की संभावना है, जिससे कम या ज्यादा समान परिणामों का क्लस्टर बन सके। सामान्यतः, इस क्लस्टर में निश्चित सबसे संभावित केंद्र होगा, मोडल हैप्लोटाइप (संभवतः मूल संस्थापक घटना के हैप्लोटाइप के समान) और हैप्लोटाइप विविधता भी - जिस डिग्री तक यह फैल गया है। अतीत में निर्णायक घटना जितनी अधिक घटित हुई, और जितनी अधिक बाद की जनसंख्या वृद्धि जल्दी हुई, विशेष संख्या में वंशजों के लिए हैप्लोटाइप विविधता उतनी ही अधिक होगी। चूँकि, यदि किसी विशेष संख्या में वंशजों के लिए हैप्लोटाइप विविधता छोटी है, तो यह अधिक हाल के सामान्य पूर्वज, या हाल ही में जनसंख्या विस्तार का संकेत दे सकता है।
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि, यूईपी के विपरीत, समान वाई-एसटीआर हैप्लोटाइप वाले दो व्यक्ति आवश्यक रूप से समान वंश साझा नहीं कर सकते हैं। वाई-एसटीआर घटनाएँ अद्वितीय नहीं हैं। इसके अतिरिक्त, अलग-अलग घटनाओं और अलग-अलग इतिहास से विरासत में मिले वाई-एसटीआर हैप्लोटाइप परिणामों के समूह ओवरलैप होते हैं।
अधिकांश स्थितियों में, हापलोग्रुप की परिभाषित घटनाओं को बहुत समय हो गया है, इसलिए सामान्यतः उस घटना के वंशजों से जुड़े वाई-एसटीआर हैप्लोटाइप परिणामों का समूह बहुत व्यापक हो गया है। ये परिणाम अन्य हापलोग्रुप से जुड़े वाई-एसटीआर हैप्लोटाइप के (समान रूप से व्यापक) समूहों को महत्वपूर्ण रूप से ओवरलैप करेंगे। इससे शोधकर्ताओं के लिए पूर्ण निश्चितता के साथ भविष्यवाणी करना असंभव हो जाता है कि वाई-एसटीआर हैप्लोटाइप किस वाई-डीएनए हापलोग्रुप को इंगित करेगा। यदि यूईपी का परीक्षण नहीं किया जाता है, तो वाई-एसटीआर का उपयोग केवल हापलोग्रुप वंश की संभावनाओं की भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है, लेकिन निश्चितताओं का नहीं।
समान परिदृश्य यह मूल्यांकन करने की प्रयास में उपस्थित है कि क्या साझा उपनाम साझा आनुवंशिक वंश को दर्शाते हैं। समान वाई-एसटीआर हैप्लोटाइप का समूह पहचाने जाने योग्य मोडल हैप्लोटाइप के साथ साझा सामान्य पूर्वज का संकेत दे सकता है, लेकिन केवल तभी जब क्लस्टर उन अलग-अलग व्यक्तियों से पर्याप्त रूप से अलग हो जो ऐतिहासिक रूप से एक ही नाम को स्वतंत्र रूप से अपनाने वाले अलग-अलग व्यक्तियों से संयोग से हुआ हो। उदाहरण के लिए, कई नाम सामान्य व्यवसायों से अपनाए गए थे, या विशेष स्थलों के निवास से जुड़े थे। आनुवंशिक वंशावली स्थापित करने के लिए अधिक व्यापक हैप्लोटाइप टाइपिंग की आवश्यकता है। वाणिज्यिक डीएनए-परीक्षण कंपनियां अब अपने ग्राहकों को उनकी आनुवंशिक वंशावली की परिभाषा में सुधार करने के लिए मार्करों के अधिक असंख्य सेटों के परीक्षण की प्रस्तुत करती हैं। परीक्षण किए गए मार्करों के सेट की संख्या प्रारंभिक वर्षों के समय 12 से बढ़कर हाल ही में 111 हो गई है।
डेटाबेस से निकाले गए विभिन्न उपनामों के डेटा के बीच प्रशंसनीय संबंध स्थापित करना बहुत कठिन है। शोधकर्ता को यह स्थापित करना होगा कि प्रश्न में जनसंख्या का "सबसे निकटतम" सदस्य, उस कारण से जानबूझकर जनसंख्या से चुना गया है, दुर्घटना से मेल खाने की संभावना नहीं होगी। यह इस बात को स्थापित करने से कहीं अधिक है कि जनसंख्या के बेतरतीब ढंग से चुने गए सदस्य का संयोग से इतना घनिष्ठ मेल होने की संभावना नहीं है। कठिनाई के कारण, ऐसे परिदृश्य में विभिन्न उपनामों के बीच संबंध स्थापित करना असंभव होने की संभावना है, विशेष स्थितियों को छोड़कर जहां विचाराधीन उम्मीदवारों की आबादी के आकार को बहुत सीमा तक सीमित करने के लिए विशिष्ट जानकारी होती है।
विविधता
हाप्लोटाइप विविधता किसी दी गई आबादी में किसी विशेष हैप्लोटाइप की विशिष्टता का माप है। हैप्लोटाइप विविधता (H) की गणना इस प्रकार की जाती है:[11]
जहाँ नमूने में प्रत्येक हैप्लोटाइप की (सापेक्ष) हैप्लोटाइप आवृत्ति है नमूना आकार है. प्रत्येक नमूने के लिए हैप्लोटाइप विविधता दी गई है।
यह भी देखें
- हैप्लोटाइप 35
- हैप्लोटाइप अनुमान
- अंतर्राष्ट्रीय हापमैप परियोजना
- वंशावली डीएनए परीक्षण
- हापलोग्रुप
- वाई-एसटीआर
- PLINK (जेनेटिक टूल-सेट)
- हापलोग्रुप E-M215 (Y-डीएनए)
सॉफ़्टवेयर
- FAMHAP[12] - FAMHAP एकल-मार्कर विश्लेषण और विशेष रूप से कसकर जुड़े मार्करों (हैप्लोटाइप विश्लेषण) से अचरणबद्ध जीनोटाइप डेटा के संयुक्त विश्लेषण के लिए एक सॉफ्टवेयर है।
- Fugue - असंबंधित और एकल परिवारों में ईएम एल्गोरिदम आधारित हैप्लोटाइप अनुमान और एसोसिएशन परीक्षण।
- HPlus[13] - एक संशोधित विधि का उपयोग करके एसोसिएशन अध्ययनों में हैप्लोटाइप्स के प्रतिरूपण और परीक्षण के लिए एक सॉफ्टवेयर पैकेज जिसमें अपेक्षा-अधिकतमकरण एल्गोरिथ्म और एक बायेसियन विधि सम्मिलित है जिसे प्रगतिशील बंधाव के रूप में जाना जाता है।
- HaploBlockFinder - हैप्लोटाइप ब्लॉक संरचना के विश्लेषण के लिए एक सॉफ्टवेयर पैकेज।
- Haploscribe[14] - एकल परिवार में दुर्लभ वेरिएंट सहित सभी जीनोटाइप स्थितियों के आधार पर पूरे-क्रोमोसोम हैप्लोटाइप का पुनर्निर्माण।
- हाप्लोव्यू[15] - लिंकेज असंतुलन, हैप्लोटाइप अनुमान और हैप्लोटाइप टैगिंग का विज़ुअलाइज़ेशन (Homepage)।
- HelixTree - हैप्लोटाइप विश्लेषण सॉफ्टवेयर - हैप्लोटाइप ट्रेंड रिग्रेशन (HTR), हैप्लोटाइपिक एसोसिएशन परीक्षण, और हैप्लोटाइप फ़्रीक्वेंसी अनुमान, अपेक्षा-अधिकतमकरण (ईएम) एल्गोरिदम और समग्र हा दोनों का उपयोग करके प्लॉटटाइप विधि (सीएचएम)।
- PHASE - जनसंख्या डेटा से हैप्लोटाइप पुनर्निर्माण और पुनर्संयोजन दर अनुमान के लिए एक सॉफ्टवेयर।
- SHAPEIT[16] - SHAPEIT2 पूरे गुणसूत्र में बड़े समूहों में एसएनपी जीनोटाइप के हैप्लोटाइप आकलन के लिए एक कार्यक्रम है।
- SNPHAP - बिना चरणबद्ध जीनोटाइप से हैप्लोटाइप आवृत्तियों का अनुमान लगाने के लिए ईएम एल्गोरिदम आधारित सॉफ्टवेयर।
- WHAP[17] - हैप्लोटाइप आधारित एसोसिएशन विश्लेषण।
संदर्भ
- ↑ By C. Barry Cox, Peter D. Moore, Richard Ladle. Wiley-Blackwell, 2016. ISBN 978-1-118-96858-1 p106. Biogeography: An Ecological and Evolutionary Approach
- ↑ Editorial Board, V&S Publishers, 2012, ISBN 9381588643 p137.Concise Dictionary of Science
- ↑ BiologyPages/H/Haplotypes.html Kimball's Biology Pages (Creative Commons Attribution 3.0)
- ↑ "haplotype / haplotypes | Learn Science at Scitable". www.nature.com.
- ↑ Yoosefzadeh-Najafabadi, Mohsen; Rajcan, Istvan; Eskandari, Milad (2022). "Optimizing genomic selection in soybean: An important improvement in agricultural genomics". Heliyon. 8 (11): e11873. doi:10.1016/j.heliyon.2022.e11873. PMC 9713349. PMID 36468106.
- ↑ The International HapMap Consortium (2003). "अंतर्राष्ट्रीय हापमैप परियोजना" (PDF). Nature. 426 (6968): 789–796. Bibcode:2003Natur.426..789G. doi:10.1038/nature02168. hdl:2027.42/62838. PMID 14685227. S2CID 4387110.
- ↑ The International HapMap Consortium (2005). "ह्यूमन जीनोम का हैप्लोटाइप मैप". Nature. 437 (7063): 1299–1320. Bibcode:2005Natur.437.1299T. doi:10.1038/nature04226. PMC 1880871. PMID 16255080.
- ↑ "Facts & Genes. Volume 7, Issue 3". Archived from the original on May 9, 2008.
- ↑ 9.0 9.1 Arora, Devender; Singh, Ajeet; Sharma, Vikrant; Bhaduria, Harvendra Singh; Patel, Ram Bahadur (2015). "Hgs Db: Haplogroups Database to understand migration and molecular risk assessment". Bioinformation. 11 (6): 272–5. doi:10.6026/97320630011272. PMC 4512000. PMID 26229286.
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- ↑ Purcell S.; Daly M. J.; Sham P. C. (2007). "WHAP: haplotype-based association analysis". Bioinformatics. 23 (2): 255–256. doi:10.1093/bioinformatics/btl580. PMID 17118959.
बाहरी संबंध
- HapMap Archived 2014-04-16 at the Wayback Machine — homepage for the International HapMap Project.
- Haplotype versus Haplogroup — the difference between haplogroup & haplotype explained.
