PopGen12 10 Y i MtDNA

2

DNA je molekula nasljeđa

jezgrina (99%) mitohondrijska

2 spiralna polinukleotidna lanca

kružna molekula

33

Humani genom

• genom jezgre i mitohondrijski genom

• genom jezgre sadrži ukupno 3000 Mb (megabaza = 1 milijun baza) koje grade oko 30 000 gena

• u prosjeku svaki kromosom sadrži 120 Mb DNA, što može varirati od kromosoma do kromosoma (od 50 do 250 Mb)

kromosomi

stanična membrana

mitohondriji

jezgra i jezgrina

membrana

44

spolni kromosomi

TERMINOLOGIJA

• Lokus: fizički položaj na molekuli DNA npr. D1S80, D4S43, D16S126

• Alel: alternativne forme nekog lokusa npr. A,a; A,B,O

• Genotip: Aleli na nekom lokusu kod pojedinca

npr. AA, Aa, aa; AA,AB,AO,BB,BO,OO– Homozigoti: AA, aa– Heterozigoti: Aa

• Fenotip: Vanjski izražaj jednog ili više genotipova (u brojnim slučajevima uz kombinaciju s negenetičkim čimbenicima)

DNA polimorfizmi

• Ponavljajuća DNA

• SNP - Single Nucleotide Polymorphism (polimorfizam jedne baze)– substitucija– insercija/delecija

Polimorfizam je pojava kada na nekom lokusu postoje najmanje dva alela u populaciji, a da je frekvencija jednog od njih 1% ili veća.

8

Ponavljajuća DNA u nizovima• ponavljajuća DNA u nizovima građena je od nizova

ponavljajućih jedinica koje sadrže različit broj nukleotida

• nizovi ponavljajućih jedinica mogu biti smješteni na različitim područjima kromosoma

• ovisno o prosječnom broju ponavljajućih jedinica u nizu te o broju sljedova unutar ponavljajuće jedinice, DNA ove skupine može se grupirati u tri podgrupe: – satelitska DNA – minisatelitska DNA – mikrosatelitska DNA

9

Mikrosatelitska DNA (STR)

• naziva se još i jednostavni ponavljajući sljedovi ili kratka tandemska ponavljanja (engl. Short Tandem Repeats = STR)

• sastoji se od ponavljajućih jedinica čija je dužina manja od 10 pb (najčešće u rasponu od 2 – 6 nukleotida)

• većinom je smještena u intronima nekih gena, ali ima slučajeva gdje se javlja u kodirajućim regijama

• mikrosateliti zauzimaju ~3% ukupnog ljudskog genoma (Lander i sur. 2001)

10

nastavak: mikrosatelitska DNA

• tri osnovne skupine:i. mononukleotidna ponavljanjaii. dinukelotidna ponavljanja iii. tri/tetranukleotidna ponavljanja

# upotreba: forenzika određivanje položaja gena na kromosomu

(genetičko i fizičko mapiranje gena)

11

TCCCAAGCTCTTCCTCTTCCCTAGATCAATACAGACAGAAGACAGGTGGATAGATAGATAGATAGATAGATAGATAGATAGATAGATAGATAGATATCATTGAAAGACAAAACAGAGATGGATGATAGATACATGCTTACAGATGCACAC

12 GATA ponavljanja

• Mononukleotidna• Dinukleotidna• Trinukleotidna• Tetranukleotidna• Pentanukleotidna• Hexanukleotidna

(A)(A)(A)(A)(A)(A)

(CA)(CA)(CA)(CA)

(GCC)(GCC)(GCC)

(GATA)(GATA)(GATA)

(AGAAA)(AGAAA)

(AGTACA)(AGTACA)

nastavak: mikrosatelitska DNA

DNA je upravo kao otisak prsta

jer je svatko (osim jednojajčanih

blizanaca) malo drugačiji !12

Ljudi se razlikuju po otiscima prstiju !

Svaki otisak prsta je drugačiji !

http://www.chittendensheriff.com/fingerpt.jpg

13

Što su SNP-ovi?

14

SNPSNP

= polimorfizam jedne baze(Single Nucleotide Polymorphism – SNP)

• najuobičajeniji genetički polimorfizam• u prosjeku se 1 SNP javlja na svakih 1250 baza• do danas je otkriveno više od 10 milijuna SNP-ova u

humanom genomu• raspoređeni su u genomu u velikoj gustoći• stabilniji su od ostalih polimorfizama i relativno se

jednostavno opažaju• većina SNP-ova je neutralna, manje od 1% je prisutno

u kodirajućim regijama

15

nastavak: SNP

• većina SNP-ova ne utječe na sintezu proteina niti uzrokuje određenu bolest

• glavni uzroci genetičke različitosti između pojedinaca !

• analize SNP-ova između različitih populacija mogu dati informacije o evoluciji ljudske vrste

• česti su po svojoj brojnosti u genomu, ali neki su vrlo rijetki po pojavnosti jer je za određene bialelne mutacije dokazano da su se pojavile jednom tijekom ljudske evolucije

16http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/guide/human/

Polimorfnost genoma nije ravnomjerna

Kromosom 6

HLA

Različitost HLA sustava

DP DQ DR C4 C2 TNFa,b HLA-B HLA-C HLA-A

HLA-D

Class II Class III Class I

6p21.34 Mbp c. 127 genes

(18 genes)

European Caucasoids

African Blacks

HLA-A

Uzorak

• 100 ispitanika slučajno odabranih pripadnika romske populacije oba spola

Izučavani mikrosateliti

D8S1179

D21S11

D7S820

CSF1PO

D3S1358

TH01

D13S317

D16S539

D2S1338

D19S433

VWA

TPOX

D18S51

D5S818

FGA

R

R

R

Kosovo

Magistarski rad Antropološke i forenzičke značajke petnaest visokopromjenjivih lokusa u romskoj populaciji MeđimurjaNatalija Novokmet, Institut za antropologiju, 2007.

CSF1PO

D5S818

D21S11

TH01

TPOX

D13S317

D7S820

D16S539 D18S51

D8S1179

D3S1358

FGA

VWA

AMEL

AMEL

Izučavani lokusi



Učestalost alela

Alel 11

Alel 12

0

10

20

30

40

50

60

70

D7S820 D5S818D8S1179 D21S11 D18S51D2S1338CSF1POD3S1358 TH01 D13S317 D16D539 D19S433 VWA TPOX FGA

Lokus s najvećim brojem alela (10)


0

10

20

30

40

50

Učestalost genotipova

D7S820

11/11

Pokoravanje Hardy-Weinbergovoj ravnoteži

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

D8S

1179

D21S

11

D7S

820

CS

F1P

O

D3S

1358

TH

01

D13S

317

D16S

539

D2S

1338

D19S

433

VW

A

TP

OX

D18S

51

D5S

818

FG

A

opažena heterozigtnost

očekivana heterozigotnost

D5S818D8S1179 D21S11 D18S51D2S1338CSF1POD3S1358TH01 D13S317 D16D539

D19S433 VWA TPOX FGA


Genetička diferenciranost (Fst)

FstRomi (Međimurje)

makedonski Romi

0,030 (p=0,000)

mađarski Romi (Debrecen)

0,026(p=0,000)

grčki Romi

0,014 (p=0,000)

mađarski Romi (Baranja)

0,007(p=0,000)

R

R

R

R


Genetička diferenciranost (Fst)

FstRomi (Međimurje)

Srbija0,099(p=0,000)

Kosovo0,047(p=0,000)

Hrvatska0,044 (p=0,000)

Rumunjska0,042(p=0,000)

Bosna i Hercegovina

0,041(p=0,000)

Mađarski Aškenazi

0,041(p=0,000)

Mađarska0,035(p=0,000)

Makedonija0,031(p=0,000)

Kosovo


MitohondrijiMitohondrijimaleni organeli u stanicama viših organizama

Mitohondrijska DNA (mtDNA): osnovna obilježja

• struktura:– dvolančana kružna

molekula– 16.569 parova baza– lanci

• težak (heavy (H) strand)– bogat gvaninima, 28 gena

• lagan (light (L) strand)– bogat citozinima, 9 gena, 8

tRNA

Mitohondrijska DNA (mtDNA): osnovna obilježja

• funkcija: kodira 37 gena– proteini

• kodira 13 peptidnih podjedinica• svi su uključeni u kompleks

respiratornog lanca (OXPHOS), ostalih 67 podjedinica je kodirano iz jezgre

– rRNA – 2 molekule– tRNA – 22 molekule– nekodirajuća regija

• sadrži promotorsku regiju

– drugi mithondrijski proteini kodirani su jezgrinom DNA

Varijacija mtDNA

• Homoplazmija: sve kopije DNA su identične unutar kodirajuće regije

• Heteroplazmija: u stanici se nalaze različite mtDNA molekule– javlja se zbog fiksacije

nekih mtDNA mutacija– omogućena je većim

brojem mtDNA molekula unutar jedne stanice

– uzrokuje varijaciju među tkivima

Heteroplazmija: nastavak

• patogene heteroplazmatske mutacije– povećavaju se za većim

udjelom mutirane mtDNA– učestalost poremećaja

povezanih s ovakvim mutacijama je 6-17 na 100.000 stanovnika

• mutacije u mtDNA– % vs. normalna mtDNA može

jako varirati između tkiva kod pojedinca

– zaliha mutacija se može mijenjati tijekom vremena

– tkiva su različito osjetljiva na stupanj mtDNA mutacija

Broj mitohondrija po stanici

• različit broj u stanicama (od desetak do nekoliko tisuća npr. živčane i mišićne stanice = nekoliko tisuća s 2 do 10 kopija mtDNA)

• muškarci i žene imaju različiti broj mitohondrija

- oocite imaju 100,000 mitohondrija (jedna kopija DNA)

- spermiji od 50 do 75 smještenih u središnjem dijelu između glave i repa (mitohondriji bivaju uništeni nakon oplodnje - smatra se da ih oocita smatra stranim tkivom)

Mutacijska stopa

5 do 10 puta veća nego u genomu jezgre

Uzroci:

- nepostojanje sustava za ispravljanje pogreški tijekom DNA replikacije

- puno veći broj dioba, odnosno replikacija u usporedbi s DNA jezgre

Mutacijska stopa

• Ukupan mitohondrijski genom– 3.4 x 10-7 po bazi po generaciji

• Kontrolna regija– 3.6 x 10-6 po bazi po generaciji

Human Evolutionary GeneticsDr Mark Jobling, Matthew Hurles, Chris Tyler-SmithGarland Science, 2003

Nasljeđivanje Nasljeđivanje mitohondrijske DNAmitohondrijske DNA

• nasljeđuje se od majke i ne dolazi do rekombinacije • mali, kružni genom mitohondrija posebno podložan za

istraživanje ljudske povijesti

Human Evolutionary GeneticsDr Mark Jobling, Matthew Hurles, Chris Tyler-Smith

Garland Science, 2003

Genetika mitohondrija

• proučava se zbog zanimanja za bolesti uzrokovane mutacijama mtDNA

• proučavanje evolucije čovječanstva

u početku samo analize razlika u restrikcijskim ulomcima (RFLP) : niska i visoka rezolucija (Horai et al 1984, Johnson et al 1983, Horai et al 1984, Cann et al 1987, Torroni et al 1993 )

Brown i Wallace 1970: pioniri u istraživanju mtDNA

Kratki pregled istraživanja mtDNAKratki pregled istraživanja mtDNA::

određivanje sljedova kontrolne regije

istovremeno upotrebljavanje podataka dobivenih određivanjem sljedova i analizom polimorfizama restrikcijskog ulomka (Bertranpetit et al 1995, Vigilant et al 1991, Richards et al 1996, Richards et al 1998, Macaulay 1999, Torroni et al 2001, Maca-Meyer et al 2001, Salas et al 2002)

sekvenciranje čitavog mitohondrijskog genoma

kombinacije polimorfizama kodirajuće regije

i sljedova HVS-I područja filogenetički

su grupirane u skupove (klastere) koji se

nazivaju haplogrupe.

Osnovne mitohondrijske haplogrupe imenovane su velikim

štampanim slovima.

poravnavanje sljedova kontrolne regije s referentnom sekvencom

16126C

16294T

16296T

16304C

haplotip i haplogrupa

+ analize mutacija kodirajuće regije

Primjer :

HVS1 polimorfizam16126C, 16294T, 16296T, 16304C

+ RFLP (+13366 BamH1)

Haplotip haplogrupa: T 2

Ispitanik 2:

HVS1 polimorfizam + RFLP 162 G - 7025 Alu I

H

Ispitanik 1:

Nomenklatura haplogrupa

Omogućava uspoređivanje različitih studija na istom lokusu.

Uvođenje jedinstvene nomenklature inicirao je Torroni i suradnici 1993.

Daljnje otkrivanje novih haplogrupa zahtjevalo je hijerarhijsku organizaciju koju su razradili Richards i suradnici 1998.

- Mutacije se označavaju kao odstupanja od referentne sekvence

- Referentna sekvenca se naziva CRS (Cambridge Reference Sequence) prema prvoj sekvenciranoj mtDNA (Anderson i sur. 1981.)

vrijeme

prostor

Sudbina “uspješnih” nasljednih linija

Kako bi se rekonstruirale migracijske rute molekularnih biljega, potrebne su sljedeće informacije:- učestalost- različitost- podudarnost s podacima iz drugih znanstvenih područja (npr. arheologija)

16. studenog 2011. 49

učinak učinak uskog grlauskog grla

učinak učinak utemeljiteljautemeljitelja

Genom čovjeka, 6. predavanje

Evolucijske sile: Evolucijske sile: mutacije, migracije, genetički pomak mutacije, migracije, genetički pomak (drift), prirodni odabir (selekcija) (drift), prirodni odabir (selekcija)

10484312618597551191412007

7691018

35947256

13650

648723

1413547155805746

107501418214861

965+3C14614964 5267 6002 6284 9332

10978 11116 11743 12405 12714 12771

14533A 14791 14959 15244

335754606167737677627775847386318697

103731125311344114851165312280124141317413344

14000A14302

87021592332

3254A343462318856

9130A95549941

10700109551135311944126301323914845152631545815703

15777C

825A8655

10688108101350615301

41047521

75014382706476970288860

117191476615326

12705

87019540

103981087315301

1 2 3 4 5 6 7 8

72123575310

10184103141261812816134431370814461145661485115553

24

1719283137774388485953007055876795099827

100441028911563115901196314410

2707387941225147546055675813593080209098925493809965

11440124691308013755

22 23

13105

678792

3582449153937394883593379682

11944123731422114371145601458715833

345950465605627266806842

11933441521155819477

103731100215299

15 16 17

18223666

7819A85278932

1144014769

3396 4218

15514 15944d

56019950

319736934048 4350 51947270 8853

1250712634 141481510615952

9591692464351816293648066028158 825184009932

10604 111761177014590 15940

745+T1719184258219365

1531415479

18 19 20 21 rCRS

10819

76451404014395

21588598

106791126013687

13800A

11 12

235214212

47158392

1256115367

13 14

34353621

5894+T63927129

8041 819789289941

1234014034

3483640183118817

13708

5899+C1475015172

9 10

81336043705 43754793

6671 12346 1363515514

25

50,0000

100,000150,000

200,000

vrijeme(godine)

10400 14783 15043

L0

3516A 5442 9042 9347

10589 10664 10915 13276

L3

5231 5460 8428 8566

11176 12720 14308

L0a

L

L5

L2’6 = L2’3’4’6’7

L3bd = L3bcd

L3ex = L3eix

L3x L3iL3e

L3f

L3f1

L4’6 = L3’4’6’7

L3’7 = L3’4’7

L1’5 = L1’2’3’4’5’6’7

MN

R

L3h

6446 6680 12403

12950C 14110

M1

3666 7055 7389

13789 14178 14560

L12395d 5951 6071 8027 9072

10586 12810 13485

14000A 14911

L1c 241682069221

1011513590

L23693

L2d

L3d

3450577362219449

1008613914A153111582415944d

5147 74248618

13886 14284

L3b

L3c

391881049855

1260913470

L4

L7L6

709770961

137101528915499

L3a

54418222

126301481815388

15944d

275828857146846813105

L2’5= L2’3’4’5’6’7

78619575

518614905

2417G30273720497652138152

9809C104931106511260117011218812215

12546T1271412810135691383015383

70985193018224496 5004 5111 5147 56566182 6297 7424 7873 8155 8188 8582 8754 9305 9329 9899

11015 11025 11881 1223613105 13722 14212 14239 14581 14905 14971 15217 15884

159822205162

5899+C6962

10031111641125211959124771254015929

1114314755

34237972

1243212950

5147571162578460

9bp-del11172

L0a2

95459554

13116

L0a2a

L1c1’210321

1204913149

L1c2

921

L3d1750

L3e5

615062537076733787848877

107921079311654

L1c2a

22455603

116411513615431

L0af

4586 9818

L0ak

Filogenetičko stablo osnovnih afričkih haplogrupa Torroni et al.

(TIG, June 2006)

16. studenog 2011. 50Genom čovjeka, 6. predavanje

10484312618597551191412007

7691018

35947256

13650

648723

1413547155805746

107501418214861

965+3C14614964 5267 6002 6284 9332

10978 11116 11743 12405 12714 12771

14533A 14791 14959 15244

335754606167737677627775847386318697

103731125311344114851165312280124141317413344

14000A14302

87021592332

3254A343462318856

9130A95549941

10700109551135311944126301323914845152631545815703

15777C

825A8655

10688108101350615301

41047521

75014382706476970288860

117191476615326

12705

87019540

103981087315301

1 2 3 4 5 6 7 8

72123575310

10184103141261812816134431370814461145661485115553

24

1719283137774388485953007055876795099827

100441028911563115901196314410

2707387941225147546055675813593080209098925493809965

11440124691308013755

22 23

13105

678792

3582449153937394883593379682

11944123731422114371145601458715833

345950465605627266806842

11933441521155819477

103731100215299

15 16 17

18223666

7819A85278932

1144014769

3396 4218

15514 15944d

56019950

319736934048 4350 51947270 8853

1250712634 141481510615952

9591692464351816293648066028158 825184009932

10604 111761177014590 15940

745+T1719184258219365

1531415479

18 19 20 21 rCRS

10819

76451404014395

21588598

106791126013687

13800A

11 12

235214212

47158392

1256115367

13 14

34353621

5894+T63927129

8041 819789289941

1234014034

3483640183118817

13708

5899+C1475015172

9 10

81336043705 43754793

6671 12346 1363515514

25

50,0000

100,000150,000

200,000

vrijeme(godine)

10400 14783 15043

L0

3516A 5442 9042 9347

10589 10664 10915 13276

L3

5231 5460 8428 8566

11176 12720 14308

L0a

L

L5

L2’6 = L2’3’4’6’7

L3bd = L3bcd

L3ex = L3eix

L3x L3iL3e

L3f

L3f1

L4’6 = L3’4’6’7

L3’7 = L3’4’7

L1’5 = L1’2’3’4’5’6’7

MN

R

L3h

6446 6680 12403

12950C 14110

M1

3666 7055 7389

13789 14178 14560

L12395d 5951 6071 8027 9072

10586 12810 13485

14000A 14911

L1c 241682069221

1011513590

L23693

L2d

L3d

3450577362219449

1008613914A153111582415944d

5147 74248618

13886 14284

L3b

L3c

391881049855

1260913470

L4

L7L6

709770961

137101528915499

L3a

54418222

126301481815388

15944d

275828857146846813105

L2’5= L2’3’4’5’6’7

78619575

518614905

2417G30273720497652138152

9809C104931106511260117011218812215

12546T1271412810135691383015383

70985193018224496 5004 5111 5147 56566182 6297 7424 7873 8155 8188 8582 8754 9305 9329 9899

11015 11025 11881 1223613105 13722 14212 14239 14581 14905 14971 15217 15884

159822205162

5899+C6962

10031111641125211959124771254015929

1114314755

34237972

1243212950

5147571162578460

9bp-del11172

L0a2

95459554

13116

L0a2a

L1c1’210321

1204913149

L1c2

921

L3d1750

L3e5

615062537076733787848877

107921079311654

L1c2a

22455603

116411513615431

L0af

4586 9818

L0ak


(TIG, June 2006)


Starost: 150 000 – 170 000 godina ------------- Mjesto nastanka: istočna Afrika

- javlja se u populacijama istočne i južne subsaharske Afrike- L0a i L0f su puno učestalije u i oko Etiopije- L0k i L0d su karakteristične za populacije Khoisan na jugu

10484312618597551191412007

7691018

35947256

13650

648723

1413547155805746

107501418214861

965+3C14614964 5267 6002 6284 9332

10978 11116 11743 12405 12714 12771

14533A 14791 14959 15244

335754606167737677627775847386318697

103731125311344114851165312280124141317413344

14000A14302

87021592332

3254A343462318856

9130A95549941

10700109551135311944126301323914845152631545815703

15777C

825A8655

10688108101350615301

41047521

75014382706476970288860

117191476615326

12705

87019540

103981087315301

1 2 3 4 5 6 7 8

72123575310

10184103141261812816134431370814461145661485115553

24

1719283137774388485953007055876795099827

100441028911563115901196314410

2707387941225147546055675813593080209098925493809965

11440124691308013755

22 23

13105

678792

3582449153937394883593379682

11944123731422114371145601458715833

345950465605627266806842

11933441521155819477

103731100215299

15 16 17

18223666

7819A85278932

1144014769

3396 4218

15514 15944d

56019950

319736934048 4350 51947270 8853

1250712634 141481510615952

9591692464351816293648066028158 825184009932

10604 111761177014590 15940

745+T1719184258219365

1531415479

18 19 20 21 rCRS

10819

76451404014395

21588598

106791126013687

13800A

11 12

235214212

47158392

1256115367

13 14

34353621

5894+T63927129

8041 819789289941

1234014034

3483640183118817

13708

5899+C1475015172

9 10

81336043705 43754793

6671 12346 1363515514

25

50,0000

100,000150,000

200,000

vrijeme(godine)

10400 14783 15043

L0

3516A 5442 9042 9347

10589 10664 10915 13276

L3

5231 5460 8428 8566

11176 12720 14308

L0a

L

L5

L2’6 = L2’3’4’6’7

L3bd = L3bcd

L3ex = L3eix

L3x L3iL3e

L3f

L3f1

L4’6 = L3’4’6’7

L3’7 = L3’4’7

L1’5 = L1’2’3’4’5’6’7

MN

R

L3h

6446 6680 12403

12950C 14110

M1

3666 7055 7389

13789 14178 14560

L12395d 5951 6071 8027 9072

10586 12810 13485

14000A 14911

L1c 241682069221

1011513590

L23693

L2d

L3d

3450577362219449

1008613914A153111582415944d

5147 74248618

13886 14284

L3b

L3c

391881049855

1260913470

L4

L7L6

709770961

137101528915499

L3a

54418222

126301481815388

15944d

275828857146846813105

L2’5= L2’3’4’5’6’7

78619575

518614905

2417G30273720497652138152

9809C104931106511260117011218812215

12546T1271412810135691383015383

70985193018224496 5004 5111 5147 56566182 6297 7424 7873 8155 8188 8582 8754 9305 9329 9899

11015 11025 11881 1223613105 13722 14212 14239 14581 14905 14971 15217 15884

159822205162

5899+C6962

10031111641125211959124771254015929

1114314755

34237972

1243212950

5147571162578460

9bp-del11172

L0a2

95459554

13116

L0a2a

L1c1’210321

1204913149

L1c2

921

L3d1750

L3e5

615062537076733787848877

107921079311654

L1c2a

22455603

116411513615431

L0af

4586 9818

L0ak


(TIG, June 2006)


Starost: 150 000 – 170 000 godina ------------- Mjesto nastanka: zapadna Afrika

- nosioci ove haplogrupe migrirali su kroz subsaharsku Afriku- prisustvo ove haplogrupe izvan Afrike posljedica je trgovine robljem

iz Afrike

10484312618597551191412007

7691018

35947256

13650

648723

1413547155805746

107501418214861

965+3C14614964 5267 6002 6284 9332

10978 11116 11743 12405 12714 12771

14533A 14791 14959 15244

335754606167737677627775847386318697

103731125311344114851165312280124141317413344

14000A14302

87021592332

3254A343462318856

9130A95549941

10700109551135311944126301323914845152631545815703

15777C

825A8655

10688108101350615301

41047521

75014382706476970288860

117191476615326

12705

87019540

103981087315301

1 2 3 4 5 6 7 8

72123575310

10184103141261812816134431370814461145661485115553

24

1719283137774388485953007055876795099827

100441028911563115901196314410

2707387941225147546055675813593080209098925493809965

11440124691308013755

22 23

13105

678792

3582449153937394883593379682

11944123731422114371145601458715833

345950465605627266806842

11933441521155819477

103731100215299

15 16 17

18223666

7819A85278932

1144014769

3396 4218

15514 15944d

56019950

319736934048 4350 51947270 8853

1250712634 141481510615952

9591692464351816293648066028158 825184009932

10604 111761177014590 15940

745+T1719184258219365

1531415479

18 19 20 21 rCRS

10819

76451404014395

21588598

106791126013687

13800A

11 12

235214212

47158392

1256115367

13 14

34353621

5894+T63927129

8041 819789289941

1234014034

3483640183118817

13708

5899+C1475015172

9 10

81336043705 43754793

6671 12346 1363515514

25

50,0000

100,000150,000

200,000

vrijeme(godine)

10400 14783 15043

L0

3516A 5442 9042 9347

10589 10664 10915 13276

L3

5231 5460 8428 8566

11176 12720 14308

L0a

L

L5

L2’6 = L2’3’4’6’7

L3bd = L3bcd

L3ex = L3eix

L3x L3iL3e

L3f

L3f1

L4’6 = L3’4’6’7

L3’7 = L3’4’7

L1’5 = L1’2’3’4’5’6’7

MN

R

L3h

6446 6680 12403

12950C 14110

M1

3666 7055 7389

13789 14178 14560

L12395d 5951 6071 8027 9072

10586 12810 13485

14000A 14911

L1c 241682069221

1011513590

L23693

L2d

L3d

3450577362219449

1008613914A153111582415944d

5147 74248618

13886 14284

L3b

L3c

391881049855

1260913470

L4

L7L6

709770961

137101528915499

L3a

54418222

126301481815388

15944d

275828857146846813105

L2’5= L2’3’4’5’6’7

78619575

518614905

2417G30273720497652138152

9809C104931106511260117011218812215

12546T1271412810135691383015383

70985193018224496 5004 5111 5147 56566182 6297 7424 7873 8155 8188 8582 8754 9305 9329 9899

11015 11025 11881 1223613105 13722 14212 14239 14581 14905 14971 15217 15884

159822205162

5899+C6962

10031111641125211959124771254015929

1114314755

34237972

1243212950

5147571162578460

9bp-del11172

L0a2

95459554

13116

L0a2a

L1c1’210321

1204913149

L1c2

921

L3d1750

L3e5

615062537076733787848877

107921079311654

L1c2a

22455603

116411513615431

L0af

4586 9818

L0ak


(TIG, June 2006)


Starost: 59 000 – 78 000 godina ------------- Mjesto nastanka: središnja Afrika

- podijeljena u podhaplogrupe od L2a do L2d- najčešća i najraširenija podhaplogrupa u Africi je podhaplogrupa L2a,

česta i kod američkog stanovništva afričkog porijekla

10484312618597551191412007

7691018

35947256

13650

648723

1413547155805746

107501418214861

965+3C14614964 5267 6002 6284 9332

10978 11116 11743 12405 12714 12771

14533A 14791 14959 15244

335754606167737677627775847386318697

103731125311344114851165312280124141317413344

14000A14302

87021592332

3254A343462318856

9130A95549941

10700109551135311944126301323914845152631545815703

15777C

825A8655

10688108101350615301

41047521

75014382706476970288860

117191476615326

12705

87019540

103981087315301

1 2 3 4 5 6 7 8

72123575310

10184103141261812816134431370814461145661485115553

24

1719283137774388485953007055876795099827

100441028911563115901196314410

2707387941225147546055675813593080209098925493809965

11440124691308013755

22 23

13105

678792

3582449153937394883593379682

11944123731422114371145601458715833

345950465605627266806842

11933441521155819477

103731100215299

15 16 17

18223666

7819A85278932

1144014769

3396 4218

15514 15944d

56019950

319736934048 4350 51947270 8853

1250712634 141481510615952

9591692464351816293648066028158 825184009932

10604 111761177014590 15940

745+T1719184258219365

1531415479

18 19 20 21 rCRS

10819

76451404014395

21588598

106791126013687

13800A

11 12

235214212

47158392

1256115367

13 14

34353621

5894+T63927129

8041 819789289941

1234014034

3483640183118817

13708

5899+C1475015172

9 10

81336043705 43754793

6671 12346 1363515514

25

50,0000

100,000150,000

200,000

vrijeme(godine)

10400 14783 15043

L0

3516A 5442 9042 9347

10589 10664 10915 13276

L3

5231 5460 8428 8566

11176 12720 14308

L0a

L

L5

L2’6 = L2’3’4’6’7

L3bd = L3bcd

L3ex = L3eix

L3x L3iL3e

L3f

L3f1

L4’6 = L3’4’6’7

L3’7 = L3’4’7

L1’5 = L1’2’3’4’5’6’7

MN

R

L3h

6446 6680 12403

12950C 14110

M1

3666 7055 7389

13789 14178 14560

L12395d 5951 6071 8027 9072

10586 12810 13485

14000A 14911

L1c 241682069221

1011513590

L23693

L2d

L3d

3450577362219449

1008613914A153111582415944d

5147 74248618

13886 14284

L3b

L3c

391881049855

1260913470

L4

L7L6

709770961

137101528915499

L3a

54418222

126301481815388

15944d

275828857146846813105

L2’5= L2’3’4’5’6’7

78619575

518614905

2417G30273720497652138152

9809C104931106511260117011218812215

12546T1271412810135691383015383

70985193018224496 5004 5111 5147 56566182 6297 7424 7873 8155 8188 8582 8754 9305 9329 9899

11015 11025 11881 1223613105 13722 14212 14239 14581 14905 14971 15217 15884

159822205162

5899+C6962

10031111641125211959124771254015929

1114314755

34237972

1243212950

5147571162578460

9bp-del11172

L0a2

95459554

13116

L0a2a

L1c1’210321

1204913149

L1c2

921

L3d1750

L3e5

615062537076733787848877

107921079311654

L1c2a

22455603

116411513615431

L0af

4586 9818

L0ak


(TIG, June 2006)


Starost: 59 000 – 78 000 godina ------------- Mjesto nastanka: istočna Afrika

- jedina haplogrupa L koja je prenijela varijacije izvan Afrike- njeni nosioci su sudjelovali u seobi “out of Africa”, koja se odvila iz

središta u istočnoj Africi prije 60 000 – 80 000 godina- haplogrupe N i M su dvije haplogrupe kćeri koje su specifične za

populacije izvan Afrike, dok je ostalih 6 podhaplogrupa karakteristično za Afriku



“Out of Africa” – kojim putem?

• najnovija genetička, arheološka i antropološka istraživanja zagovaraju južni obalni put (engl. southern coastal route – SCR) kao glavni zemljopisni put naseljavanja Azije

• ovu teoriju prvi put spominje Carl Sauer 1962. g.


“Out of Africa”---jedna lokalna izvorišna populacija

južna ruta mtDNA> M, N-> R, U

sjeverna ruta

Levantinski koridor

?mtDNA> M(->C,D), N(->A), R(->F,B)

mtDNA> N(->N1,W,X), R(->TJ,HV),U ->podgrupe

58Autor animacije: Kivisild T.


Primjer 1: Indija – koje je mjesto indijskog potkontinenta u svjetskoj raspodjeli različitosti mitohondrijskih haplogrupa?

1 2

3

1. haplogrupe mtDNA specifične za zapadnu Euroaziju (HV, N1 (sa I), N2 (sa W), TJ, U (bez indijske U2i), X)

2. haplogrupe mtDNA specifične za istočnu Euroaziju (M7, M8, M9, M10, MD, MG, R9 (sa F), B, A, Y)

3. autohtone indijske haplogrupe mtDNA (M2, M3a, M4a, M6, M18, M25, R5, R6, U2i, Y)


Metspalu et al. 2004

Zaključci:• jezične skupine koje su danas prisutne u Indiji znatno

su mlađe od mitohondrijskih haplogrupa koje su prisutne s velikom učestalošću u različitim jezičnim skupinama; na osnovu danas poznatih genetičkih podataka nije moguće utvrditi koja je prvobitna jezična skupina u Indiji

• mitohondrijske haplogrupe indijskih populacija (kasta i plemena) pripadaju podhaplogrupama specifičnim za Indiju premda kod nekih postoji razlika između učestalosti kod kasta i plemena (životni stil plemena je podložniji genetičkom pomaku)

• haplogrupe M2, U2i i R5 obuhvaćaju 15% indijske majčinske genetske zalihe, pokazuju vrijeme koalescencije od 50 000 do 70 000 godina te su rezultat prvotnog naseljavanja južne Azije


Primjer 2: Australija i Oceanija

AustralijaOceanija → otočne skupine:MikronezijaMelanezija (s Novom Gvinejom)Polinezija (s Novim Zelandom)

Najstariji stanovnici Australije i Oceanije bili su preci aboridžinskih naroda Australije i Nove Gvineje, koji su se ondje naselili prije najmanje 50 000 godina došavši iz jugoistočne Azije i južne Kine.

Genom čovjeka, 6. predavanje 6216. studenog 2011.


Australija i Oceanija


Polinezijski motiv (HVS-I 16189, 16217, 16247)

-haplotip koji je dominantan na polinezijskom otočju, a na nekim otocima i fiksiran -ovaj motiv područja HVS-I dio je mutacija unutar haplogrupe B


Zaključci:Zaključci:

• na temelju filogenetskih analiza utvrđeno je srodstvo australskih Aboridžina s populacijama Nove Gvineje i Malezije, što podupire pretpostavku o zajedničkom naseljavalju kontinenta Sahul tijekom pleistocena, temeljem arheoloških dokaza to se dogodilo prije 50 000 – 60 000 godina; nakon tog prvobitnog naseljavanja došlo je do subregionalne diferencijacije populacija

• podatci o autohtonim populacijama Australije su vrlo oskudni ali upućuju na odvojenost od ostalog pacifičkog područja

• nizak stupanj seoba između otočnih skupina u Oceaniji ishodio je haplogrupama specifičnim za određena otočna područja


južna Kina

najučestalija grana haplogrupe D

Tibet i Ainu

Koreja i Mongolija

jugoistočna Azijajugoistočna Azija

sjeveroistočna Azija narod Ainu

najučestalija haplogrupa B istočna Kina, Koreja, Japan

središnja Azija Mongolija, Koreja, Japan

Koreja, Japan

cijela istočna Azija

glavna grana F jugoistočna Azija

široko rasprostranjena, široko rasprostranjena, niska učestalostniska učestalost

6816. studenog 2011.

Haplogrupa AA (starost oko 60 000 godina) - podhaplogrupa A4A4 je najučestalija u sjevernoj Aziji, prisutna s niskom učestalošću u većini populacija; podhaplogrupa A2A2 prisutna je s velikom učestalošću kod naroda Čukči i Eskima.

Haplogrupa YY je najviše zastupljena u sjeveroistočnoj Aziji, pretpostavlja se da je nastala u području donjeg toka rijeke Amur u jugoistočnom Sibiru, zbog velike učestalosti u populacijama tog područja. Pojava ove haplogrupe kod Japanaca i Koreanaca rezultat je toka gena iz navedenog područja prema istočnoj Aziji.


Haplogrupa DD (starost oko 60 000 godina) – raširena među populacijama Sibira; najučestalija podhaplogrupa je D4D4.

Haplogrupa CC (starost oko 60 000 godina) – raširena među populacijama sjeverne Azije, a učestalost joj opada prema središnjoj i istočnoj Aziji. Smatra se da je nastala u sibirskim populacijama.


Primjer 4: naseljavanje američkog kontinenta

Arheološki podaci upućuju na dva moguća načina naseljavanja Amerike:

1.Beringov model inkubacije (Beringian Incubation Model, BIM) – preci Indijanaca naselili su područje oko Beringovog prolaza prije posljednjeg ledenog doba i tu ostali izdvojeni, najvjerojatnije zbog ekoloških prepreka, do ulaska u Ameriku prije 15 000 godina2.model izravnog naseljavanja (Direct Colonization Model, DCM) – pretpostavlja da su preci Indijanaca, podrijetlom iz veće izvorišne azijske populacije, stigli do Beringovog prolaza prije 15 000 godina i onda opetovano prelazili u Ameriku


• DCM (2.) bi pretpostavljao prisustvo mitohondrijskih haplotipova utemeljitelja koji bi uključivali predstavnike sjeveroistočne Azije i Amerike jer podrazumijeva nedavne opetovane seobe kroz Beringov prolaz

• BIM (1.) predviđa haplotipove utemeljitelje specifične za Ameriku i raširene po čitavom kontinentu kojih nema u Aziji; ovi utemeljiteljski haplotipovi nastali su na području Beringovog prolaza ili u Americi

- 4 glavne mitohondrijske haplogrupe utemeljitelja Indijanaca: A2A2, B2B2, C1C1 i D1D1

- 3 haplogrupe utemeljitelja sjevernoameričkog kontinenta: X2aX2a, D2D2, D3D3



Zaključci:Zaključci:• prije širenja po američkom kontinentu, populacija

predaka je boravila u području Beringovog prolaza dovoljno dugo da razvije mutacije koje odvajaju mitohondrijske haplogrupe utemeljitelje američkog kontinenta od sestrinskih azijskih haplogrupa

• haplogrupe utemeljitelji su jednoliko rasprostranjene po čitavom kontinentu (sjevernoj i južnoj Americi), govoreći u prilog tvrdnji da je prvobitni proces naseljavanja bio razmjerno brz, a ne postepen

• nakon brzog prvobitnog naseljavanja američkog kontinenta slijedila je dugotrajna izdvojenost lokalnih populacija koje su nakupljale lokalne haplotipove utemeljitelje


Naseljavalje Europe

Haplogrupe mHaplogrupe mtDNA tDNA u zapadnoj Euroazijiu zapadnoj Euroaziji

H

T

W

I

K

J

U

V

X

M

L

-14766MseI

-4577NlaIII

-7025AluI

+4216NlaIII

-13367AvaII, -10394DdeI

-13704BstNI

+10397AluI

+3592HpaI

+12308HinfI*

-9052HaeII, +10394DdeI

+10032 AluI

+14465AccI

-8994HaeIII


Autor slike: Torroni A.

78Genom čovjeka, 6. predavanje16. studenog 2011.

PODRUČJE LEDA

POPULACIJSKA UTOČIŠTA “refugijumi”

GRANICAVEGETACIJE

16. studenog 2011. 79

Raspodjela učestalosti haplogrupe HRaspodjela učestalosti haplogrupe H

16. studenog 2011.

Haplogrupa HHaplogrupa H

određena s 4 tranzicije u kodirajućem područjuodređena s 4 tranzicije u kodirajućem području:: G2706A, T7028C, A11719G, T14766CG2706A, T7028C, A11719G, T14766C

rasprostranjena na velikoj zemljopisnoj površinirasprostranjena na velikoj zemljopisnoj površini

nastala na srednjem istoku prije nastala na srednjem istoku prije 30 000 godina30 000 godina

proširila se u Europu u drugom paleolitskom valu naseljavanjaproširila se u Europu u drugom paleolitskom valu naseljavanja vjerojatno istovremeno sa širenjem gravetijenske kulture vjerojatno istovremeno sa širenjem gravetijenske kulture

20 000 – 25 000 godina20 000 – 25 000 godina

današnja raspodjela posljedica je ponovnog naseljavanja Europe nakon posljednjeg današnja raspodjela posljedica je ponovnog naseljavanja Europe nakon posljednjeg ledenog dobaledenog doba

(Torroni et al. 1998; Richards et al. 2000)(Torroni et al. 1998; Richards et al. 2000)

srijeda, 16. studenog 2011. Genom čovjeka, 6. predavanje 81

o određena je tranzicijom na položaju 12308o najstarija europska haplogrupao starost se procjenjuje na oko 50 000 godinao Kivisild i suradnici (1999.) smatraju da je mutacija koja određuje tu

haplogrupu nastala na području istočne Afrikeo podijeljena u 8 jasno određenih podhaplogrupa

HaplogrupaHaplogrupa UU


-haplogrupa U1U1 vrlo je rijetka i javlja se u osamljenim slučajevima u europskim populacijama; najčešća je među populacijom sjevernog Kavkaza gdje se javlja sa učestalošću od 5,5% te u populaciji južnog Kavkaza i Anatolije sa učestalošću od 3,9%

-haplogrupa U2U2 se u europskim populacijama i među populacijama Bliskog istoka javlja sa učestalošću manjom od 2%

-haplogrupa U3U3 također je slabo zastupljena, s najvećom učestalošću od 3% među populacijama jugoistočne Europe

-haplogrupa U4U4 više je zastupljena je od prethodnih haplogrupa s najvećom učestalošću od 5,5% u populacijama sjeveroistočne Europe te do 1,2% u populacijama središnjeg Mediterana

-haplogrupa U5U5 je najviše zastupljena sa svojim podgrupama unutar superhaplogrupe U; haplogrupa U5 najstarija je europska haplogrupa čija se dob procjenjuje na više od 40 000 godina; najveća učestalost ove haplogrupe primijećena je u populacijama sjeveroistočne Europe a iznosi 13,3%

Filogenetska istraživanja pokazala su da je haplogrupa Khaplogrupa K također dio superhaplogrupe U (Hofmann i sur. 1997. i Richards i sur. 1998.)

The frequency of haplogroup U

The frequency of haplogroup U4 (16356)

The frequency of haplogroup U5 (16270)

Analiza mtDNA otkriva veliko populacijsko širenje s Analiza mtDNA otkriva veliko populacijsko širenje s jugozapada na sjeveroistok Europe u kasnom jugozapada na sjeveroistok Europe u kasnom

paleolitikupaleolitiku

Torroni et al. 1998, Am J Hum Genet 62:1137-1152Torroni et al. 1998, Am J Hum Genet 62:1137-1152

Raspodjela učestalosti haplogrupe V Raspodjela učestalosti haplogrupe V bez populacija naroda Saamibez populacija naroda Saami

Genom čovjeka, 6. predavanje

• haplogrupa V prisutna je u svim europskim populacijama, uz smanjenje učestalosti od zapada prema istoku s izrazito niskom učestalošću ili potpunim nedostatkom na jugu Balkana, u Turskoj, na Kavkazu i Bliskom istoku

9016. studenog 2011.

- određena je nastankom restrikcijskog mjesta za BamHI na položaju 13366

- starost ove haplogrupe procjenjuje se na 46 500 godina

- obuhvaća ukupno 8% varijacije europskog stanovništva, s najvećom učestalošću od 12,1% u populacijama središnjeg Mediterana, dok je učestalost od oko 6% u populacijama zapadnog i istočnog Mediterana jedna od najnižih u Europi

- haplogrupa T dijeli se na podhaplogrupe T1 i T2 za koje je, zbog velike razlike u starosti, utvrđeno da su stigle u Europu različitim migracijama s Bliskog istoka

- Richards i suradnici (2000.) su na temelju mnogo haplotipova utemeljitelja na Bliskom istoku to područje proglasili mjestom nastanka te mutacije

HaplogrupaHaplogrupa TT

- određuje je nastanak restrikcijskog mjesta za Dde I na položaju 10394 i gubitak restrikcijskog mjesta za BstNI na 13704

- obuhvaća 11% varijacije u Europi a rasprostranjena je isključivo u zapadnoj Euroaziji

- u Europi je najveća učestalost od 14,1% primijećena među populacijama istočnog Mediterana

- zbog specifične filogeografske rasprostranjenosti i strukture filogenetičkog stabla kod proučavanih europskih populacija Richards i suradnici (1998.) su zaključili da je ta haplogrupa došla u Europu s Bliskog istoka prije najmanje 10 000 godina, ali je svakako nastala prije posljednjeg ledenog doba

- haplogrupa se sastoji od nekoliko podhaplogrupa odvojenih karakterističnim mutacijama

HaplogrupaHaplogrupa JJ

- u Europi vrlo rijetka, a najviše je zastupljena u populacijama istočnog Mediterana i jugoistočne Europe s učestalošću od 1,5%

- učestalost te haplogrupe najveća je u zemljama Srednjeg istoka

- još nije razriješeno je li ta haplogrupa izvorno afričkog podrijetla ili je njezina relativno visoka učestalost u subsaharskoj Africi rezultat povratnih migracija sa Srednjeg istoka

Haplogrupa pred-HVHaplogrupa pred-HV

- filogenetičko je ishodište haplogrupa H i V

- nastala je na Bliskom istoku

- u Europi je ona najučestalija u populacijama središnjeg Mediterana gdje obuhvaća 4,4% stanovništva dok se u populaciji Skandinavije i na sjeveru središnje Europe javlja učestalošću od 0,3%

Haplogrupa HVHaplogrupa HV

- starost se procjenjuje na 34 000 godina

- u populaciji istočnog Mediterana učestalost te haplogrupe je najveća u Europi i iznosi 4,7% (Richards i sur. 2000., Belledi i sur.) dok je kod populacije zapadnog Mediterana najniža i iznosi 0,9%

Haplogrupa IHaplogrupa I

- starost se procjenjuje na 18 500 godina

- najveća učestalost te haplogrupe primijećena je u populacijama sjeveroistočne Europe i iznosi 4,5%

Haplogrupa WHaplogrupa W

- određena je nestankom restrikcijskog mjesta na položaju 1715 i položaju 10394 za DdeI te nastankom restrikcijskog mjesta za AccI na položaju 14465

- sastoji se od dvije podhaplogrupe s različitom filogenetskom strukturom; X1X1 se javlja u sjevernoj i istočnoj Africi, dok je X2X2 raširen u zapadnoj Euroaziji

- haplogrupa X2X2 koja se javlja kod Indijanaca ima potpuno drugačije mutacije od one karakteristične za Europu

- haplogrupa X2X2 ima široku geografsku rasprostranjenost i malu učestalost

- mjesto nastanka je vjerojatno Bliski istok

- u Europi je najveća učestalost primijećena u populacijama istočnog i središnjeg Mediterana, gdje iznosi od 4 do 4,7%

Haplogrupa XHaplogrupa X

Istraživanje hrvatskih Istraživanje hrvatskih populacija:populacija:

ciljeviciljevi


Kako se podaci o mtDNA hrvatskih populacija uklapaju

u okružje drugih europskih populacija u odnosu na

dosadašnja saznanja o naseljavanju Europe ?

Kako su dugotrajna izdvojenost i genetički pomak

utjecali na raspodjelu biljega mtDNA na hrvatskim

otocima u usporedbi s populacijama na kopnu ?

UzoraUzorak:k:


Metode:Metode:

Uočavanje mutacije:+određivanje slijeda nukleotida (sekvencioniranje) (HVS-I)+određivanje mjesta RFLP za glavne euroazijske i afričke haplogrupe mtDNA

Analiza podataka:→razvrstavanje haplogrupa na temelju biljega D-omče i RFLP→filogenetička analiza

+ median network (Network 3.1.1.1)+ genetska raznolikost (engl. genetic diversity) (Arlequin

2.0)


41.4%

3.7%

1.4%

0.1%

3.2%

9.7%

0.6%

0.6%

5.1%

0.6%0.6%

5.8%

0.7%

0.6%

1.5%

0.4%0.1%

1.7%

10.3%

1.8%

5.1%

1.1%

3.3%

I34.000 years old

Highest freq. W Mediterranean 4.7%Lowest freq. E Mediterranean 0.9%

Croatian ~ majority of European populations

WStarost 18.500 godina

Najveća učestalost SI Europa 4.7%Najniža zapadni Mediteran 4.5%

Hrvatska ~ većina europskih populacija

X2Starost 24.000 godina

Najveća učestalost u istočnom i središnjem mediteranu 4-4.7%

Hrvatska ~ Mediteranske populacije

Hnajučestalije europska

haplogrupamjesto nastanka – bliski istog starost oko 30.000 agogodina

Arrived to Europe before GsStigla u Europu prije LGM

Hrvatska ~ susjedne populacije

U5Najstarija europska haplogrupa

Najučestalija haplogrupa U klasteraStarost 40.000 godina

Stigla u europu prije LGMNajučestalija u JI Europi (13.3%)Najniža u središnjem Mediteranu

(1.2%)Hrvatksa>središnji Mediteran

JMjesto nastanka – Bliski isotk

Stigle u Europu prije 10.000 godinaNajveća E Mediterranean (14.1%)

Hrvatska ~ susjedne populacije

TMjesto nastanka – prije 46.000 godina

T1Stigla u Europu prije 9.000 godinaNajveća učestalost JI Europa 7.3%

Najniža Baski i Skandinavija (<1.3%)T2

Stigle u Europu prije LGM

HVMjesto nastanka – Bliski istok

Najveća učestalost na srednjem Mediteranu 4.4%Najniža u Skandinaviji i sjevernoj i srednjoj Europi

0.3%Hrvatska ~ susjedne populacije

VNastala na Iberisjkom poluotoku

tijekom LGHUčestalost opada od Z prema I

EuropiNajveća učestalost Basques (12%)

i Saami (52%)Hrvatska ~ susjedne populacije

Učestalosti haplogrupa mtDNA Učestalosti haplogrupa mtDNA u istraživanim populacijamau istraživanim populacijama

F H HV I J K T T1 T2

Kopno 0,004 0,451 0,004 0,014 0,119 0,036 0,007 0,022 0,058

Krk 0,338 0,045 0,113 0,090 0,068 0,008 0,008 0,038

Brač 0,352 0,105 0,010 0,086 0,095 0,010 0,019 0,029

Hvar 0,083 0,278 0,046 0,019 0,093 0,037 0,019 0,120

Korčula 0,602 0,041 0,010 0,061 0,041 0,051

U U1 U2 U3 U4 U5 V W X

Kopno 0,007 0,004 0,014 0,007 0,022 0,116 0,040 0,022 0,022

Krk 0,015 0,030 0,113 0,053 0,075

Brač 0,019 0,029 0,010 0,086 0,057 0,029

Hvar 0,046 0,009 0,148 0,046 0,019 0,019

Korčula 0,020 0,010 0,010 0,020 0,082 0,031

Genom čovjeka, 6. predavanjesrijeda, 16. studenog 2011.

Dimension 1

Dim

ensi

on 2

KOPNOKRK

BRAC

HVAR

KORCULA

-0.8

-0.4

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

-0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0

Predočavanje genetičkih udaljenosti Predočavanje genetičkih udaljenosti na temelju učestalosti haplogrupa (MDS)na temelju učestalosti haplogrupa (MDS)

[[Visualisation of pairwise genetic distances based on haplogroups frequencies (MDS) Visualisation of pairwise genetic distances based on haplogroups frequencies (MDS) ]]





Zaključci:Zaključci:

Istraživane hrvatske populacije pokazuju značajke haplogrupa mtDNA slične ostalim europskim populacijama. Uzorak učestalosti raznih haplogrupa također odgovara susjednim populacijama. Haplogrupe neuobičajene za europske populacije javljaju se nasumično, osim jugoistočno-azijske haplogrupe F čije je pojavljivanje u populaciji otoka Hvara jedinstveno u Europi. Postoje dokazi da je učinak utemeljitelja možda igrao važnu ulogu u oblikovanju genetskog ustrojstva suvremenih otočana jer postoje mnogi primjeri značajnog povećanja učestalosti određenih rijetkih haplogrupa kod nekih otoka.


Kromosom YKromosom Y

Kromosom YKromosom Y

GLAVNA OBILJEŽJAGLAVNA OBILJEŽJA::

• pronalazimo ga samo kod muškaraca - odgovoran za muški spol

• nasljeđuje se isključivo preko oca• ne sudjeluje u rekombinaciji• drugi je najmanji ljudski kromosom, veličine 59 Mb

(jedna Mb odgovara broju od milijun parova baza molekule DNA)

• tijekom evolucije bio je dio homolognog para• proces divergencije započeo je kada je jedan

homolog zadobio funkciju određivanja muškog spola (u ranom periodu evolucije sisavaca)

Prikaz kromosoma Y na mrežnoj stranici http://www.ncbi.nlm.nih.gov.

Primjena kromosoma YPrimjena kromosoma Y

• forenzička istraživanja • genealoška istraživanja• evolucijska istraživanja

Različita evolucijska svojstva u usporedbi s ostalim kromosomima:

-manja različitost unutar vrste zbog podložnosti genetičkom pomaku uslijed manje efektivne populacijske veličine, koja iznosi četvrtinu autosomske -veća podložnost genetičkom pomaku dovodi do mlađeg zajedničkog pretka, a ujedno i kraćeg vremena za nakupljanje različitosti-povećani genetički pomak dovodi do velikih razlika između populacija što čini kromosom Y geografski najinformativnijim lokusom u humanom genomu

GLAVNA OBILJEŽJA u antropogenetičkim istraživanjima:

Koji su molekularni polimorfizmi nađeni na kromosomu Y?

- 1985. godine otkriveni su prvi polimorfni biljezi na kromosomu Y

- do 1997. godine bilo je poznato 11 bialelnih polimorfizama- 1997. godine otkriveno je 19 novih polimorfizama, a

ubrzano otkrivanje je pospješila metoda DHPLC - do danas je poznato više od 300 bialelnih biljega

mikrosateliti bialelni lokusi (SNP)

Rekombinacija ne mijenja kromosom Y!

haplogrupa = kombinacija alela različitih bialelnih (SNP) lokusa

haplotip = kombinacija alela različitih mikrosatelitskih (STR) lokusa

Haplogrupe i haplotipovi se prenose kao jedinstveni blokovi s oca na sina i mogu se mijenjati samo novim mutacijama.

Kako se objedinjuju informacije s razlitičih polimorfnih biljega?

- biljezi na kromosomu Y imaju različitu mutacijsku stopu- neki mutiraju tako polako da se smatra da je njihova

mutacija jedinstven događaj u humanoj evoluciji obično su to binarni biljezi (SNP-ovi) ili insercije/delecije

- zbog nedostatka rekombinacije haplogrupe se mogu povezati u jedno filogenetičko stablo koristeći načelo maksimalne parsimonije

Filogenetsko stablo kromosoma Y s posljednjim usvojenim nazivljem haplogrupa. Filogenetsko stablo je stalno podložno promjenama koje se odnose na njegove vanjske grane, a sve promjene su zabilježene u katalogu kojeg vodi International Society of Genetic Genealogy ( www.isogg.org/tree7 ).

http://www.isogg.org/tree7

Svaka haplogrupa kromosoma Y određena je kombinacijom mutacija na točno određenom mjestu na kromosomu Y. Većina mutacija su promjene jedne baze koje dovode do polimorfizama jedne baze (tzv. SNP). Mutirana odnosno izvedena (engl. derived) stanja na kombinaciji točno određenih položaja na kromosomu određuju haplogrupu.

www. isogg.org

Različitost brzomutirajućih višealelnih biljega proučava se unutar haplogrupa kako bi se dobila daljnja haplotipska razlučivost i

informacije o vremenu nastanka pojedinih haplogrupa.

de Knijff, Am. J. Hum. Genet., 67:1055-1061, 2000

Starost haplogrupa se određuje pomoću biljega koji imaju puno veću mutacijsku stopu od SNP biljega, uz to SNP biljezi koji određuju haplogrupe događaju se samo jednom u evoluciji ljudske vrste (uz iznimku nekoliko povratnih mutacija koje se javljaju na različitim mjestima unutar filogenetičkog stabla), te je razlika između mutacijske stope mikrosatelita (STR, short tandem repeats) koji se koriste za određivanje starosti i ovih SNP biljega izrazito velika.Vrijeme nastanka određene haplogrupe upravo je proporcionalno različitosti mikrosatelita među nosiocima te haplogrupe jer je za nakupljanje različitosti potrebno vrijeme.

Na slici su označeni položaji biljega STR koji se koriste u populacijskim istraživanjima (antropogenetičkim i forenzičkim). Uvijek se koriste isti biljezi da bi različita istraživanja bila usporediva.

TKO JE NAŠ PRAOTAC?TKO JE NAŠ PRAOTAC?

• najbliži zajednički predak svih današnjih muškaraca

• njegovi su potomci živjeli na istom području tisuće godina, a onda je stanovništo započelo seliti i na taj je način počelo naseljavanje Europe, Azije i Australije

• nakon njih je krenula nova grupa ljudi, pa nova, pa nova …….

• njihova je “genetička priča” zapisana u DNA današnjih ljudi

Adam? Teorija o Adamu

Nastanak novih linijaIako se kromosom Y prenosi nepromijenjen s oca na sina, s vremena na vrijeme dolazi do promjena, mutacija → trajna promjena genetičkog slijeda koju nasljeđuju svi budući potomci.

Globalna razdioba haplogrupa

Jobling & Tyler-Smith (2003) Nature Rev. Genet. 4, 598-612

A B C D E F* G H I J K* L M N O P* Q R

Osnovne haplogrupe kromosoma Y obilježene su velikim štampanim slovima te pokazuju zemljopisnu specifičnost.

Afrika: M91 (hgA ) i M60 (hgB)Subsaharska Afrika i populacije u svijetu iseljene iz Afrike tijekom robovlasništva.



CC, DD, MM i OOJužna i istočna Azija, Oceanija, Polinezija i Australija, autohtono stanovništvo sjeverne Amerike.


II, JJ, NN, RR Euroazija

Cavalli-Sforza L.L., M.W. Feldman, Nat. Genet. 33:266-275, 2003

Kao i kod haplogrupa mitohondrijske DNA, pomoću određivanja različitosti i učestalosti haplogrupa kromosoma Y na različitim zemljopisnim područjima objašnjeni su migracijski putevi seobe “out of Africa”.

Značajnost navedenog istraživanja je u otkrivanju novih biljega SNP na kromosomu Y kojim su se mogli “grubo” odrediti putevi naseljavnja Europe u sklopu seobenih puteva “out of Africa”.

Geografska raspodjela Geografska raspodjela glavnih europskih glavnih europskih haplogrupahaplogrupa

Semino i sur., Science 290:1155-1159, 2000

Učestalosti osnovnih europskih haplogrupa.

U istraživanju je analiziran i uzorak populacije Hrvatske te je utvrđeno da je među hrvatskom populacijom visoka učestalost biljega M170 koji određuje haplogrupu I (u radu se koristi staro nazivlje te se haplogrupa I naziva haplotip Eu 7). Visoka učestalost ovog biljega je uočena u populacijama Sama, Njemaca i Nizozemaca.

Utvrđeno je da je mutacija M170 stara oko 22 000 godina.

Podatak o starosti haplogrupe I (bivša Eu7) se u popularnoj literaturi krivo tumači i povezuje sa starošću hrvatskog naroda što je netočno jer se radi o nespojivim izračunima. Starost mutacije nije isto što i starost populacije u kojoj je mutacija učestala! Knjiga na slici je jedan od takvih primjera iz popularne literature.

Ciljevi

1.Proučiti prirodu i opseg genetičkog, patrilinearnog doprinosa populacija jugoistočne Europe općoj zalihi gena suvremenih europskih muškaraca.

2.Odrediti moguća izvorišta glavnih patrilinearnih nasljednih linija u zalihi gena suvremenih slavenskih populacija temeljem analiziranih podataka iz jugoistočne Europe te u literaturi dostupnih podataka o istočnim i zapadnim Slavenima.

Visoka učestalost biljega M170 na području Hrvatske je istraživana u sklopu šireg geografskog konteksta.

Uzorak

Na slici su prikazana mjesta u kojima su prikupljani uzorci.

9 Y-STR

DYS19 DYS385 DYS389 I, II DYS390 DYS391 DYS392 DYS393 DYS460

26 SNPs/indel

M9, YAP, SRY1532,92R7, 12f2, M170, M173, M89, P37, M26,M35, M67, M69, M78,M81, M82, M92, M102, M123, M172, M201, M223, M241, M242,M253, SRY8922/4065

Metode

haplotipovi

haplogrupe

Peričić i sur., Mol. Biol. Evol., 22:1964-1975, 2005

Učestalosti haplogrupa u istraživanim populacijama.

• haplogrupa I

Rootsi i sur., AJHG, 75:128-137, 2004

Najučestalija haplogrupa u području jugoistočne Europe je (para)haplogrupa I2a1* koja je danas određena biljegom M423(XM359). U doba istraživanja koje se nalazi na slici je bila određena biljegom P37 i nazivala se I1b*. P37 je filogenetski predak biljega M423, a svi su filogenetski potomci biljega M170. Sam biljeg M170 ima više filogenetskih potomaka određenih međusobno nezavisnim mutacijama. Svaki od tih biljega definira različite haplogrupe koje imaju i različitu učestalost u pojedinim europskim područjima.

I2a1*

Rootsi i sur., AJHG, 75:128-137, 2004

Različitim matematičko-statističkim proračunima izračunato je vrijeme kada su se pojedine haplogrupe odvojile od očinske haplogrupe (engl. time since subclade divergence), starost haplogrupe temeljeno na varijaciji lokusa STR (engl. age of STR variation), te vrijeme populacijskog odvajanja (engl. time since population diveregence). U ovom kontekstu se ne misli doslovno na razdvajanje populacija kako ih danas definiramo, nego se radi o predačkim skupinama vrste Homo sapiens koje su možda živjele na zemljopisnom području gdje žive suvremene populacije iz kojih su uzeti uzorci. Iz navedenih izračuna se može pretpostaviti da su na današnju razdiobu ovih haplogrupa najvjerojatnije utjecale seobe stanovništva nakon posljednjeg ledenog doba.

Haplogrupa I2a1*I2a1*(I1b* stara nomenklatura)I1b* stara nomenklatura)

Učestalost

Varijanca mikrosatelita


Vrijeme koalescencije11.1±4.8 KYA

• haplogrupa Ehaplogrupa E

Semino i sur., AJHG, 74:1023-1034, 2004

Na slici su prikazani biljezi koji određuju subhaplogrupe haplogrupe E koja je raširena u Africi, bliskom Istoku i u manjoj mjeri u Europi. Europske populacije nose biljeg M35, koji ima dva filogenetska potomka, M78 i M35, koji su u Europi zastupljeni različitom učestalošću.

E E-P2*

E-M35*

E-M78

E-M7814,9 Ka

E-M81

8,6 Ka

Put dolaska haplogrupe E u EuropuPut dolaska haplogrupe E u Europu

Autor: Semino O.

Slika prikazuje najvjerojatnija mjesta nastanka ovih mutacija, seobene puteve stanovništva koje je nosilo ove haplogrupe te starost mutacija.

Haplogrupa E3b1

Učestalost




• haplogrupa R1a

Biljeg M458 određuje haplogrupu R1a1a7 koja je učestala u središnjoj i istočnoj Europi (nijanse narančaste boje na slici), najveća varijanca mikrosatelita (izražena kao vrijeme ekspanzije) uočena je u središnjoj Europi (dio sa zelenim nijansama). Pretpostavlja se da je mutacija nastala u određenoj populaciji središnje Europe prije otprilike 10 000 godina. Današnja raspodjela učestalosti ove haplogrupe rezultat je širenja kulture linearno-trakaste keramika.

Populacije jugoistočne Europe ne nose mutaciju M458, pripadaju i dalje haplogrupi R1a1a* koja je određena jedino biljegom M17.



Starost haplogrupe R1a1a* na području jugoistočne Europe je oko 15000 godina, što u svjetlu prije prikazanih rezultata govori o tome da još nije utvrđen biljeg koji bi povećao razlučivost ovog dijela filogenetičkog stabla i objasnio podrijetlo ove haplogrupe u jugoistočnoj Europi.

• haplogrupa R1b

Haplogrupa R1b

Učestalost


Haplogrupa R1b je određena mutacijom M173, a njena učestalost opada sa zapada prema istoku Europe. Međutim Myres i suradnici (2011) su objavili niz biljega, filogenetskih potomaka biljega M173, koji su ovu haplogrupu razdvojlili u sestrinske haplogrupe koje imaju različitu populacijsku učestalost i starost.


Starost haplogrupe11.6±1.4 KYA

Varijanca mikrosatelita je pokazala da je njena starost na području jugoistočne Europe oko 11000 godina. Međutim istraživani uzorak najvjerojatnije pripada različitim podhaplogrupama, tek bi izračunavanje starosti svake pojedinačne podhaplogrupe dalo uvid u vremenski okvir seobenih puteva koji su ovu haplogrupu doveli u jugoistočnu Europu.

Filogenetske veze brojnih linija haplogrupe R-207, filogenetskog pretka M173, ukazuju na zapadno-azijsko podrijetlo haplogrupe R1b. Pretpostavlja se da je u zapadnoj Aziji došlo do početne raznolikosti ove haplogrupe, nakon čega je slijedilo brzo širenje podhaplogrupe koja nosi mutaciju M260 u Europu. Mutacija M412 i njeni filogenetski potomci su prisutni kod europskih populacija. U populaciji Hrvatske se javljaju i nosioci haplogrupe L23(x412) (2,8%) za koju se pretpostavlja da je stigla u Europu prije širenja neolitizacije.

2,8%13%

• haplogrupa Jhaplogrupa J

Haplogrupa J

Semino i sur., AJHG, 74:1023-1034, 2004

Na slici su prikazani biljezi koji definiraju subhaplogrupe haplogrupe J koja je raširena u Africi, Aziji i u manjoj mjeri u Europi. Europske populacije nose biljeg M172, koji ima tri filogenetska potomka, M67, M102 i M92, zastupljena u Europi različitom niskom učestalošću.

J-M67*,92, 102

J 31.7 Ka

18,5 Ka

J-M172

J-M267

24,1 Ka

Slika prikazuje najvjerojatnija mjesta nastanka ovih mutacija, seobene puteve stanovništva koje je nosilo ove haplogrupe te starost mutacija. Širenje ove haplogrupe u Europi povezano je sa seobama stanovništva tijekom širenja neolitizacije.

Haplogrupa J2e

Učestalost




Peričić i sur., Mol. Biol. Evol., 22:1964-1975, 2005

Većina uočenih haplogrupa kromosoma Y u jugoistočnoj Europi uklapa se u opći genetički krajolik kontinenta.

Razdioba i procijenjeno vrijeme koalescencije glavnih haplogrupa kromosoma Y u jugoistočnoj Europi upućuju na važnu ulogu izučavanog područja u procesu stvaranja suvremene europske zalihe gena.

Zaključci

1. Postglacijalna ekspanzija haplogrupe R1a iz istočne prema zapadnoj i jugoistočnoj Europi.

2. Širenje haplogrupe I2a1* (I1b*) izvan balkanskog poluotoka prvenstveno prema istočnoj Europi na početku holocena.

3. Širenje haplogrupe E1b1b1a (E3b1) prema istoku Europe za vrijeme neolita (i kasnije) kroz doline rijeka Vardara, Morave i Dunava.

Zaključci

Zaključci

Visoka učestalost i varijabilnost haplogrupe I2a1* (I1b*) u većini izučavanih populacija jugoistočne Europe (s izuzetkom Roma iz Makedonije i Albanaca s Kosova) upućuje na njihovu zajedničku genetičku povijest.

Paleolitski signal (visoka varijabilnost haplogrupe R1a u jugoistočnoj Europi) može se objasniti kao posljedica davnih učinaka uskog grla i učinaka utemeljitelja kod različitih slavenskih plemena. Pretpostavlja se da je došlo do tri velike epizode toka gena koje su doprinijele visokoj varijabilnosti haplogrupe R1a:

•rana postglacijalna rekolonizacija koja je imala izvorište u populacijskom skloništu u Ukrajini; •seobe iz sjevernih stepskih područja u razdoblju od 3000 do 1000 g. pr.n.e.•seobe Slavena između 5. i 7. stoljeća.

Izvedena stanja novih biljega unutar R1a haplogrupe nisu pronađena u uzorku populacija južne Europe tako da će se tek otkrivanjem novih informativnih biljega moći utvrditi točno podrijetlo ove haplogrupe u jugoistočnoj Europi.

Vrijeme starosti mutacijemutacije NIJE vrijeme starosti populacijepopulacije!

Rječnik i objašnjenja nekih pojmova…

Haplogrupa – zajednički naziv za skupinu bialelanih biljega mitohondrijske DNA ili kromosoma Y Haplogrupa utemeljitelja – haplogrupa za koju se pretpostavlja da su ju imali prvi stanovnici određenog područja

Različitost haplogrupe – određuje se usporedbom mutacija u područjima HVSI i HVS II u ukupnom uzorku; što je broj mutacija veći i raznolikiji to je haplogrupa različitija

Genetičke udaljenosti – mjere evolucijske povezanosti dvije populacije ili molekule, ili udaljenost na genskoj karti, koja se određuje učestalošću rekombinacije a mjeri u centiMorganima

169Genom čovjeka, 6. predavanjesrijeda, 16. studenog 2011.

Documents

PopGen12 10 Y i MtDNA