HAPLOTIPE: METODE STUDI, DIAGNOSIS, PENYAKIT, CONTOH - BIOLOGI - 2025

Sebuah haplotype adalah wilayah genom yang cenderung diwariskan bersama-sama melalui beberapa generasi; biasanya semuanya ada di kromosom yang sama. Haplotipe adalah produk dari keterkaitan genetik dan tetap utuh selama rekombinasi genetik.

Kata "haplotype" berasal dari kombinasi kata "haploid" dan kata "genotype". "Haploid" mengacu pada sel dengan satu set kromosom dan "genotipe" mengacu pada susunan genetik suatu organisme.

Skema sebaran haplotipe kromosom Y pada populasi Asia (Sumber: Moogalord via Wikimedia Commons) Sesuai dengan definisi tersebut, sebuah haplotipe dapat menggambarkan sepasang gen atau lebih yang diwariskan bersama pada sebuah kromosom dari induknya, atau dapat menggambarkan kromosom yang diwarisi seluruhnya dari orang tua, seperti kromosom Y pada pria.

Misalnya, ketika haplotipe berbagi gen untuk dua karakter fenotipe yang berbeda, seperti warna rambut dan warna mata, individu yang memiliki gen warna rambut juga akan memiliki gen warna mata lainnya.

Haplotipe adalah salah satu alat yang paling banyak digunakan saat ini untuk mempelajari silsilah, untuk melacak asal mula penyakit, untuk mengkarakterisasi keragaman genetik dan filogeografi populasi berbagai jenis makhluk hidup.

Ada beberapa alat untuk mempelajari haplotipe, salah satu yang paling banyak digunakan saat ini adalah "Peta Haplotipe" (HapMap), yang merupakan halaman web yang memungkinkan penentuan segmen genom mana yang merupakan haplotipe.

Metode studi

Haplotipe mewakili peluang untuk memahami pewarisan gen dan polimorfisme mereka. Dengan penemuan teknik "Polymerase Chain Reaction" (PCR), banyak kemajuan dibuat dalam studi haplotipe.

Saat ini terdapat banyak metodologi untuk studi haplotipe, beberapa yang paling menonjol adalah:

Pengurutan DNA dan deteksi polimorfisme nukleotida tunggal (SNP)

Perkembangan teknologi sekuensing generasi mendatang merupakan lompatan besar untuk studi haplotipe. Teknologi baru memungkinkan untuk mendeteksi variasi hingga satu basa nukleotida di daerah tertentu dari haplotipe.

Dalam bioinformatika, istilah haplotipe juga digunakan untuk merujuk pada pewarisan sekelompok polimorfisme nukleotida tunggal (SNP) dalam sekuens DNA.

Dengan menggabungkan program bioinformatika dengan deteksi haplotipe menggunakan pengurutan generasi berikutnya, posisi, substitusi, dan efek setiap perubahan basa dalam genom suatu populasi dapat diidentifikasi secara akurat.

Mikrosatelit (SSRS)

Microsatellites atau SSRS, mendapatkan namanya dari bahasa Inggris "S imple Sequence Repeat dan Short Tandem Repeat". Ini adalah urutan nukleotida pendek yang berulang berturut-turut dalam suatu wilayah genom.

Mikrosatelit biasanya ditemukan di dalam haplotipe non-pengkode, oleh karena itu, melalui deteksi variasi jumlah ulangan mikrosatelit, alel yang berbeda dalam haplotipe individu dapat diamati.

Penanda mikrosatelit molekuler telah dikembangkan untuk mendeteksi segudang haplotipe, mulai dari sexing tanaman seperti Pepaya (Carica papaya) hingga deteksi penyakit manusia seperti anemia sel sabit.

Polimorfisme panjang fragmen yang diperkuat (AFLP)

Teknik ini menggabungkan amplifikasi dengan reaksi PCR dengan pencernaan DNA dengan dua enzim restriksi yang berbeda. Teknik ini mendeteksi lokus polimorfik di haplotipe menurut lokasi pembelahan yang berbeda dalam sekuens DNA.

Untuk mengilustrasikan teknik ini dengan lebih baik, mari kita bayangkan tiga fragmen kain dengan panjang yang sama, tetapi dipotong di lokasi berbeda (fragmen ini mewakili tiga fragmen haplotipe yang diperkuat PCR).

Pada saat kain dipotong, banyak potongan dengan ukuran berbeda akan diperoleh, karena setiap kain dipotong di tempat yang berbeda. Dengan memesan fragmen sesuai dengan jenis kain asalnya, kita dapat melihat di mana letak perbedaan antara kain atau di haplotipe tersebut.

Diagnosis dan penyakit

Keuntungan penting dari studi genetik haplotipe adalah bahwa mereka tetap hampir utuh atau tidak berubah selama ribuan generasi, dan ini memungkinkan identifikasi nenek moyang yang jauh dan setiap mutasi yang berkontribusi pada perkembangan penyakit.

Haplotipe dalam manusia berbeda-beda bergantung pada ras dan, berdasarkan hal ini, gen pertama telah terdeteksi di dalam haplotipe yang menyebabkan penyakit parah pada setiap ras manusia.

Proyek HapMap mencakup empat kelompok ras: Eropa, Nigeria, Yoruba, Cina Han, dan Jepang.

Dengan cara ini, proyek HapMap dapat mencakup kelompok populasi yang berbeda dan melacak asal mula dan evolusi banyak penyakit bawaan yang mempengaruhi masing-masing dari empat ras.

Salah satu penyakit yang paling sering didiagnosis dengan analisis haplotipe adalah anemia sel sabit pada manusia. Penyakit ini didiagnosis dengan melacak frekuensi haplotipe Afrika dalam suatu populasi.

Menjadi penyakit asli Afrika, mengidentifikasi haplotipe Afrika dalam populasi memudahkan untuk melacak orang yang memiliki mutasi dalam urutan genetik untuk beta globin pada eritrosit berbentuk sabit (karakteristik penyakit).

Contoh

Dengan haplotipe, pohon filogenetik dibangun yang mewakili hubungan evolusioner antara masing-masing haplotipe yang ditemukan dalam sampel molekul DNA homolog atau dari spesies yang sama, di wilayah yang sedikit atau tidak ada rekombinasi.

Salah satu cabang yang paling banyak dipelajari melalui haplotipe adalah evolusi sistem kekebalan manusia. Haplotipe yang mengkode reseptor seperti TOll (komponen kunci dari sistem kekebalan bawaan) telah diidentifikasi untuk genom Neanderthal dan Denisovan.

Hal ini memungkinkan mereka untuk melacak bagaimana urutan genetik dalam populasi manusia "modern" telah berubah dari urutan haplotipe yang sesuai dengan manusia "leluhur".

Membangun jaringan hubungan genetik dari haplotipe mitokondria mempelajari bagaimana efek pendiri terjadi pada spesies, karena ini memungkinkan para ilmuwan untuk mengidentifikasi kapan populasi berhenti mereproduksi di antara mereka sendiri dan menetapkan diri sebagai spesies terpisah.

Distribusi Haplotipe R (Y-DNA) pada Populasi Asli (Sumber: Maulucioni, via Wikimedia Commons) Keragaman haplotipe digunakan untuk melacak dan mempelajari keragaman genetik hewan hasil penangkaran. Teknik ini digunakan terutama untuk spesies yang sulit dipantau di alam liar.

Spesies hewan seperti hiu, burung, dan mamalia besar seperti jaguar, gajah, antara lain secara konstan dievaluasi secara genetik melalui haplotipe mitokondria untuk memantau status genetik populasi penangkaran.

Referensi

1. Bahlo, M., Stankovich, J., Kecepatan, TP, Rubio, JP, Burfoot, RK, & Foote, SJ (2006). Mendeteksi berbagi haplotipe lebar genom menggunakan SNP atau data haplotipe mikrosatelit. Genetika manusia, 119 (1-2), 38-50.
2. Dannemann, M., Andrés, AM, & Kelso, J. (2016). Introgresi haplotipe mirip Neandertal dan Denisovan berkontribusi pada variasi adaptif pada reseptor mirip Tol manusia. The American Journal of Human Genetics, 98 (1), 22-33.
3. De Vries, HG, van der Meulen, MA, Rozen, R., Halley, DJ, Scheffer, H., Leo, P.,… & te Meerman, GJ (1996). Identitas haplotipe antara individu yang berbagi alel mutasi CFTR "identik dengan keturunan": demonstrasi kegunaan konsep berbagi haplotipe untuk pemetaan gen dalam populasi nyata. Genetika manusia, 98 (3), 304-309
4. Degli-Esposti, MA, Leaver, AL, Christiansen, FT, Witt, CS, Abraham, LJ, & Dawkins, RL (1992). Haplotipe leluhur: haplotipe MHC populasi yang dilestarikan. Imunologi manusia, 34 (4), 242-252.
5. Fellows, MR, Hartman, T., Hermelin, D., Landau, GM, Rosamond, F., & Rozenberg, L. (2009, Juni). Inferensi haplotipe dibatasi oleh data haplotipe yang masuk akal. Dalam Simposium Tahunan tentang Pencocokan Pola Kombinatorial (hlm. 339-352). Springer, Berlin, Heidelberg.
6. Gabriel, SB, Schaffner, SF, Nguyen, H., Moore, JM, Roy, J., Blumenstiel, B., … & Liu-Cordero, SN (2002). Struktur blok haplotype dalam genom manusia. Sains, 296 (5576), 2225-2229.
7. Konsorsium HapMap Internasional. (2005). Peta haplotipe dari genom manusia. Nature, 437 (7063), 1299.
8. Wynne, R., & Wilding, C. (2018). Keragaman haplotipe DNA mitokondria dan asal muasal hiu macan pasir yang ditangkap (Carcharias taurus). Jurnal Penelitian Kebun Binatang dan Akuarium, 6 (3), 74-78.
9. Yoo, YJ, Tang, J., Kaslow, RA, & Zhang, K. (2007). Inferensi haplotipe untuk data genotipe saat ini - tidak ada menggunakan pola haplotipe dan haplotipe yang telah diidentifikasi sebelumnya. Bioinformatika, 23 (18), 2399-2406.
10. Young, NS (2018). Anemia aplastik. The New England Journal of Medicine, 379 (17), 1643-1656.