Haplotipo

¿Qué es un haplotipo?

Un haplotipo es una región del genoma que se hereda en conjunto, a través de múltiples generaciones. Típicamente, se ubica en un mismo cromosoma. Los haplotipos son producto del ligamiento genético y permanecen intactos durante la recombinación genética.

La palabra “haplotipo” deriva de una combinación de los vocablos haploide y genotipo. Haploide hace referencia a células con un solo conjunto de cromosomas, y genotipo, de la composición genética de un organismo.

Siguiendo la definición, un haplotipo puede describir un par de genes o más que se heredan juntos en un cromosoma a partir de uno parental, o puede describir un cromosoma que se hereda completo de un parental, como es el caso del cromosoma Y en los hombres.

Por ejemplo, cuando los haplotipos comparten genes para dos caracteres fenotípicos diferentes, como el color del pelo y de los ojos, los individuos que poseen el gen del color del pelo también van a poseer el otro gen para el color de los ojos.

Los haplotipos son una de las herramientas más utilizadas en la actualidad para el estudio de la genealogía, para rastrear el origen de enfermedades, caracterizar la variabilidad genética y la filogeografía de las poblaciones de diferentes tipos de seres vivos.

Existen múltiples herramientas para el estudio de los haplotipos, una de las más empleadas en la actualidad es Haplotype map (HapMap), una página web que permite determinar cuáles son los segmentos del genoma que son haplotipos.

Métodos de estudio del haplotipo

Los haplotipos representan una oportunidad para comprender la herencia de los genes y su polimorfismo. Con el descubrimiento de la técnica Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR, del inglés Polymerase Chain Reaction), se avanzó ampliamente en el estudio de los haplotipos.

Actualmente, existen numerosas metodologías para el estudio de los haplotipos, algunas más destacadas son:

• Secuenciamiento de ADN y detección de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP). El desarrollo de las tecnologías de secuenciamiento de nueva generación representó un gran salto para el estudio de los haplotipos. Las nuevas tecnologías permiten detectar variaciones de hasta una sola base nucleotídica en regiones específicas de un haplotipo. En bioinformática, el término haplotipo también se utiliza para referirse a la herencia de un grupo de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) en secuencias de ADN. Combinando programas bioinformáticos con la detección de haplotipos utilizando secuenciamiento de nueva generación, se puede identificar de forma exacta la posición, la sustitución y el efecto que tiene el cambio de cada base en el genoma de una población.
• Microsatélites (SSRS). Los microsatélites, o SSRS, derivan su nombre del inglés Simple Sequence Repeat y Short Tandem Repeat. Son secuencias de nucleótidos cortas que se repiten de forma sucesiva dentro de una región del genoma. Es frecuente encontrar microsatélites en el interior de los haplotipos no codificantes, por tanto, a través de la detección de las variaciones en el número de repeticiones de los microsatélites se pueden observar los diferentes alelos en los haplotipos de los individuos. Se han desarrollado marcadores moleculares de tipo microsatélite para la detección de un sinfín de haplotipos, desde el sexado de plantas como la papaya (Carica papaya) hasta la detección de enfermedades humanas como la anemia falciforme.
• Polimorfismos de longitud de los fragmentos amplificados (AFLP). Esta técnica combina la amplificación con reacciones de PCR con la digestión del ADN con dos enzimas de restricción distintas. La técnica detecta los loci polimórficos en los haplotipos de acuerdo con los distintos sitios de corte en la secuencia de ADN. Para ilustrar mejor la técnica, imaginemos tres fragmentos de tela de la misma longitud, pero cortados en sitios diferentes (estos fragmentos representan tres fragmentos de haplotipos amplificados mediante la técnica de PCR). En el momento en que la tela se corte se obtendrán muchos trozos de distinto tamaño, ya que cada tela se corta en sitios diferentes. Al ordenar los fragmentos de acuerdo al tipo de tela de la que provienen, podremos observar en qué lugar se encuentran las diferencias entre las telas o en los haplotipos.

Diagnósticos y enfermedades relacionados con el haplotipo

Una ventaja importante del estudio genético de los haplotipos es que estos permanecen casi intactos o inalterados durante miles de generaciones, y ello permite la identificación de los antepasados remotos y cada una de las mutaciones con las que contribuyen los individuos al desarrollo de enfermedades.

Los haplotipos en la humanidad varían en función de los grupos étnicos y, partiendo de esta primicia, se han detectado genes dentro de los haplotipos que causan enfermedades severas en cada uno de los grupos humanos.

En el proyecto HapMap se incluyen cuatro grupos raciales: europeos, nigerianos yoruba, chinos han y japoneses.

De esta manera, el proyecto HapMap puede cubrir los diferentes grupos de poblaciones y rastrear el origen y la evolución de muchas de las enfermedades hereditarias que afectan a cada uno de los cuatro grupos.

Una de las enfermedades que se diagnostica con mayor frecuencia utilizando el análisis de haplotipos es la anemia falciforme en humanos. Esta enfermedad se diagnostica rastreando la frecuencia de haplotipos africanos en una población.

Al ser una enfermedad originaria de África, identificar los haplotipos africanos en las poblaciones permite rastrear de manera fácil a las personas que poseen la mutación en la secuencia genética para las beta globinas de los eritrocitos en forma de hoz (característicos de la patología).

Ejemplos de haplotipo

Con los haplotipos se construyen árboles filogenéticos que representan las relaciones evolutivas entre cada uno de los haplotipos encontrados en una muestra de moléculas de ADN homólogas o de una misma especie, en una región que tiene poca o ninguna recombinación.

Una de las ramas más estudiadas a través de los haplotipos es la evolución del sistema inmune de los humanos. Los haplotipos que codifican para el receptor tipo TOll (un componente clave del sistema inmune innato) se han identificado para el genoma de neandertales y denisovanos.

Esto les permite rastrear cómo han cambiado las secuencias genéticas en las poblaciones de los humanos modernos respecto de las secuencias de haplotipos que corresponden a los humanos ancestrales.

Construyendo una red de relaciones genéticas a partir de los haplotipos mitocondriales, se estudia cómo ocurre el efecto fundador en las especies, ya que esto permite a los científicos identificar cuándo las poblaciones dejaron de reproducirse entre ellas y se establecieron como especies separadas.

La diversidad de haplotipos se utiliza para rastrear y estudiar la diversidad genética de los animales criados en cautiverio. Estas técnicas se utilizan de forma especial para especies difíciles de monitorear en la vida silvestre.

Especies animales, como los tiburones, las aves y los mamíferos de gran tamaño como los jaguares, elefantes, entre otros, son constantemente evaluados genéticamente a través de los haplotipos mitocondriales para monitorear el estado genético de las poblaciones en cautiverio.

Referencias

1. Bahlo, M., Stankovich, J., Speed, T.P., Rubio, J.P., Burfoot, R.K., Foote, S.J. Detecting genome wide haplotype sharing using SNP or microsatellite haplotype data. Human genetics.
2. International HapMap Consortium. A haplotype map of the human genome. Nature.
3. Wynne, R., Wilding, C. Mitochondrial DNA haplotype diversity and origin of captive sand tiger sharks (Carcharias taurus). Journal of Zoo and Aquarium Research.
4. Yoo, Y.J., Tang, J., Kaslow, R.A., Zhang, K. Haplotype inference for present–absent genotype data using previously identified haplotypes and haplotype patterns. Bioinformatics.
5. Young, N.S. Aplastic anemia. The New England Journal of Medicine.