Interpretacja segmentów DNA.

 

Jak czytać segmenty DNA? Od „mam match” do wspólnego przodka

Kiedy zaczynamy przygodę z genealogią genetyczną, łatwo zachwycić się informacją:

Mam DNA match z tą osobą!

Ale prawdziwa zabawa zaczyna się dopiero wtedy, gdy spojrzymy na segmenty DNA. To właśnie one mogą powiedzieć nam znacznie więcej: 

-  gdzie mamy wspólne DNA,

-  jak duży jest ten fragment przy dalszej analizie,

-  czy pochodzi on od tego samego przodka.

Spójrzmy na konkretny przykład. Na przedstawionym zestawieniu mamy 26 widocznych wspólnych segmentów rozmieszczonych na chromosomach 1–12.

 

Interpretacja segmentów DNA przykład

 1. Co właściwie pokazuje taki wiersz?

Przykładowo:

Chromosom 4 → 82 644 011–190 937 862 → 118,6 cM → 51 711 SNP 

Możemy to czytać następująco:

 

Element	Co oznacza?
Chromosom 4	Na którym chromosomie znajduje się wspólny odcinek
82 644 011 - 190 937 862	Początek i koniec segmentu na chromosomie
118,6 cM	Długość segmentu w centymorganach
51 711 SNP	Liczba markerów genetycznych wykorzystanych w tym segmencie

 Najważniejsze są przede wszystkim: chromosom + zakres + cM

To właśnie te informacje pozwalają później porównywać segmenty między wieloma osobami.

 

2. cM - czyli jak duży jest wspólny kawałek?

cM (centimorgan) to jednostka używana w genealogii genetycznej do określania długości wspólnego segmentu DNA.

W uproszczeniu:

im więcej cM → tym większy wspólny fragment DNA

Nie należy jednak czytać tego tak:

„30 cM = dokładnie taki i taki stopień pokrewieństwa”

Genetyka nie działa aż tak prosto.

Dlatego zamiast patrzeć wyłącznie na łączną liczbę cM, warto zwracać uwagę również na największy pojedynczy segment i na cały układ segmentów. 

 

3. Co widzimy w naszym przykładzie?

W zestawieniu pojawiają się między innymi takie ogromne segmenty:

Chromosom	Segment	cM
4	82,6 - 190,9 Mb	118,6
2	114,5 - 234,9 Mb	116,5
3	101,9 - 176,6 Mb	73,7
10	88,4 - 135,5 Mb	67,3
1	107,8 - 184,7 Mb	66,5
12	26,4 - 96,8 Mb	66,5
6	133,8 - 163,8 Mb	41,6
9	214,7 - 80,1 Mb	35,4

Już na pierwszy rzut oka widać, że nie jest to sytuacja typu „jeden mały segment i koniec”. Mamy wiele dużych fragmentów na wielu chromosomach.

 

4. Duży segment jest ciekawy, ale nie odpowiada jeszcze na pytanie od kogo?

I tutaj zaczyna się najważniejsza część genealogii genetycznej.

Załóżmy, że:

Ty ↔ osoba A

dzielicie:

chr 4: 82 644 011–190 937 862

To jeszcze nie mówi nam, który wspólny przodek przekazał ten fragment.

Teraz znajdujemy osobę B.

Okazuje się, że:

Ty ↔ B

również macie wspólny fragment w tym samym miejscu.

A dodatkowo:

A ↔ B

też mają wspólny fragment w tym obszarze.

 

5. Triangulacja - jeden z najważniejszych etapów.

Triangulacja oznacza w uproszczeniu:

Ty + match A + match B 

dzielicie ten sam fragment DNA w tym samym miejscu chromosomu

Możemy to narysować tak:

                 CHROMOSOM 4
──────────────────────────────────────────────>

Ty       ███████████████████████████
          82 Mb                191 Mb

match A  ███████████████████████████
          84 Mb                188 Mb

match B     ███████████████████████
           90 Mb          185 Mb

                 ↑
                 
        wspólny nakładający się fragment

Jeżeli taki układ potwierdza się u kilku osób, mamy triangulowany segment.

 

6. Dlaczego triangulacja jest tak cenna?

Wyobraźmy sobie, że masz 5 osób:

A, B, C, D i E

i wszystkie mają z Tobą wspólny segment na chr 12.

Po porównaniu okazuje się, że:

CHR 12

Ty       █████████████████████████████
A        ███████████████████████
B          █████████████████████████
C             ███████████████████
D             ███████████████████
E                 █████████████
             ↑
        wspólny rdzeń

Jeżeli osoby A - E również dzielą odpowiedni fragment między sobą, możemy zacząć tworzyć grupę triangulacyjną.

A następnie zadajemy pytanie:

Co łączy tych wszystkich ludzi genealogicznie?

7. Co sprawdzać po kolei?

Nie wystarczy powiedzieć:

Mam 66 cM, więc to musi być bliski kuzyn

Postępuj wg następujących kroków:

1. Znajdź match.

2. Sprawdź łączną ilość wspólnego DNA.

3. Sprawdź największy segment.

4. Zobacz, na których chromosomach znajdują się wspólne segmenty.

5. Porównaj segmenty z innymi matchami.

6. Szukaj nakładających się segmentów.

7. Sprawdź triangulację.

8. Ustal, czy grupa należy do: strony mamy czy strony taty.

9. Dopiero wtedy zaglądamy do drzew genealogicznych.

10. Szukamy wspólnego przodka.

 

8. Nie analizuj tylko sumy cM!

To jedna z najczęstszych pułapek początkujących.

Dwie osoby mogą mieć podobną całkowitą wartość cM, ale zupełnie inną strukturę dopasowania.

Na przykład:

Osoba A

10 cM
11 cM
12 cM
13 cM                    Suma 75 cM
14 cM
15 cM

Osoba B

65 cM                    Suma 85 cM
20 cM

Suma może być podobna, ale genealogicznie informacja o tych dwóch dopasowaniach jest inna.

Dlatego warto zapisywać co najmniej:

 

Całkowite cM + największy segment + liczba segmentów + chromosomy + triangulacja

 

9. A co z małymi segmentami?

W naszym zestawieniu są również fragmenty około 11 - 19 cM.

Nie oznacza to automatycznie, że są złe, czy pomijalne.

Ale krótkie segmenty wymagają większej ostrożności.

Możemy myśleć o nich mniej więcej tak:

Długość	Jak traktować?
<10 cM	ostrożnie
10 - 15 cM	interesujące, ale wymagające potwierdzenia
15 - 20 cM	coraz bardziej użyteczne
20 - 30 cM	bardzo interesujące
>30 cM	mocny materiał do dalszej analizy
>50 cM	bardzo duży segment

To nie są sztywne granice.  

Uwaga: powyższe zakresy są orientacyjną heurystyką do dalszej analizy, a nie tabelą określającą stopień pokrewieństwa.

Znaczenie segmentu zależy m.in. od populacji, używanego serwisu, jakości danych i tego, czy segment został potwierdzony u innych osób.

 

10. SNP - dlaczego program podaje ich tak dużo?

W zestawieniu widzimy np.:

118,6 cM / 51 711 SNP

SNP to pojedyncze warianty w DNA wykorzystywane do porównywania genomów.

Duża liczba SNP w segmencie pomaga pokazać, że program ma w tym miejscu dużo punktów porównawczych.

więcej SNP ≠ automatycznie bliższe pokrewieństwo

Do oceny pokrewieństwa nadal kluczowe są przede wszystkim segmenty i ich długość, a później ich współwystępowanie u innych krewnych.

 

11. Własna mapa DNA.

Przy większej liczbie matchy bardzo pomaga arkusz:

match	Chr	Start	End	cM	Strona rodziny	Triangulacja	Wspólny przodek
A	4	82,6 Mb	190,9 Mb	118,6	?	tak/nie	?
B	4	90,1 Mb	185,2 Mb	90,4	?	tak/nie	?
C	12	26,4 Mb	96,8 Mb	66,5	?	tak/nie	?
D	10	88,4 Mb	135,5 Mb	67,3	?	tak/nie	?

Po pewnym czasie zaczynają pojawiać się grupy osób dzielących te same fragmenty.

To właśnie one są często kluczem do rozwiązania zagadki rodzinnej.

 

12. A co z naszym przykładem?

W tym zestawieniu najbardziej rzuca się w oczy wiele długich segmentów rozmieszczonych na różnych chromosomach.

 

Najważniejsze pytania brzmią:

 

Czy wszystkie te segmenty należą do jednej pary osób?

Czy te same segmenty mają inni Twoi matchowie?

Czy matchowie dzielą je również między sobą?

Czy tworzą się grupy triangulacyjne?

Czy można przypisać grupę do strony mamy albo taty?

Które drzewa genealogiczne tych osób mają wspólną gałąź?

Czy znajdujemy wspólnego przodka?

 

W skrócie

 

Total cM	Ile DNA wspólnie dzielimy?
Największy segment	Jak duży jest największy wspólny odcinek?
Liczba segmentów	Czy DNA jest podzielone na wiele fragmentów?
Chromosom	Gdzie znajduje się wspólne DNA?
Start - end	Dokładnie który fragment jest wspólny?
SNP	Jak dużo punktów porównania obejmuje segment?
Inne matche	Czy inni mają ten sam fragment?
Triangulacja	Czy kilka osób dzieli ten sam odziedziczony fragment?
Strona rodziny	Mama czy tata?
Drzewa genealogiczne	Gdzie może znajdować się wspólny przodek?

Najważniejsze: nie interpretuj pojedynczego segmentu w izolacji. Patrz na cały wzór i długość największych segmentów.

 

Przykładowe segmenty z analizowanego zestawienia, uporządkowane według długości.

segment	cm
chr 4 / #11	118,6
chr 2 / #7	116,5
chr 3 / #9	73,7
chr 10 / #22	67,3
chr 1 / #4	66,5
chr 12 / #25	66,5
chr 6 / #16	41,6
chr 9 / #20	35,4