Frequenza allelica e frequenza genotipica

La frequenza allelica è la proporzione di un particolare allele tra tutti gli alleli presenti a un locus in una popolazione, e la frequenza genotipica è la proporzione di individui che portano una particolare combinazione di alleli. Insieme, queste due grandezze costituiscono le misure descrittive di base della composizione genetica di una popolazione e le variabili su cui agisce ogni forza evolutiva.

Definition

La frequenza allelica è la proporzione relativa di un dato allele tra tutte le copie presenti a un locus in una popolazione; la frequenza genotipica è la proporzione di individui nella popolazione che portano un genotipo specifico a quel locus.

Scope

La voce definisce le due misure di frequenza, mostra come ciascuna venga calcolata dai dati genotipici e illustra la relazione tra di esse in condizioni di accoppiamento casuale. Vengono inoltre segnalate le modalità con cui i dati di frequenza allelica sono organizzati nelle banche dati di riferimento per le popolazioni. Si tratta di un argomento concettuale e metodologico, non di una guida clinica.

Core questions

• Come si calcolano le frequenze alleliche a partire dai conteggi genotipici osservati?
• Come sono correlate le frequenze alleliche e genotipiche in condizioni di accoppiamento casuale?
• Come le banche dati di riferimento per le popolazioni riportano le frequenze alleliche e perché queste differiscono tra popolazioni?

Key concepts

• Frequenza allelica
• Frequenza genotipica
• Conteggio allelico dai genotipi
• Frequenza dell'allele minore
• Polimorfismo versus variante rara
• Frequenze di riferimento specifiche per popolazione

Mechanisms

Le frequenze alleliche si ottengono contando le copie alleliche in tutti gli individui campionati e dividendo per il numero totale di copie; per un locus biallelico le due frequenze alleliche si sommano a uno. Le frequenze genotipiche sono le proporzioni di ciascun genotipo tra gli individui. In condizioni di accoppiamento casuale questi due insiemi di valori sono collegati dalla relazione di Hardy-Weinberg, per cui le frequenze genotipiche possono essere previste a partire dalle frequenze alleliche, e le frequenze alleliche di un campione possono essere ricavate dai conteggi genotipici. Le forze evolutive modificano la composizione di una popolazione proprio alterando queste frequenze.

Clinical relevance

Le frequenze alleliche di popolazione sono centrali nell'interpretazione delle varianti genetiche: una variante comune in una popolazione di riferimento corrispondente è generalmente considerata meno probabile causa di una malattia rara, e le stime della frequenza dei portatori derivano direttamente dalle frequenze alleliche. Queste misure descrivono come la variazione viene catalogata e valutata come evidenza; non costituiscono di per sé una base per la diagnosi o il trattamento individuale.

Epidemiology

Le frequenze alleliche variano tra le popolazioni umane a causa delle loro storie demografiche; pertanto grandi cataloghi come il Progetto 1000 Genomi riportano le frequenze stratificate per popolazione, per supportare un'interpretazione della variazione confrontata con la popolazione di riferimento appropriata.

Evidence & guidelines

Risorse di riferimento per le popolazioni come il Progetto 1000 Genomi forniscono dati di frequenza allelica su numerose popolazioni, ampiamente utilizzati come linea di base per valutare la rarità delle varianti genetiche.

History

Il conteggio degli alleli e dei genotipi è diventato significativo quando l'ereditarietà mendeliana fu formalizzata in termini di popolazione all'inizio del ventesimo secolo. Il principio di Hardy-Weinberg ha reso esplicita la relazione tra frequenze genotipiche e frequenze alleliche, e il successivo sviluppo di marcatori molecolari e, infine, di grandi consorzi di sequenziamento ha trasformato la stima delle frequenze alleliche in una misurazione di routine a scala di popolazione.

Key figures

• G. H. Hardy
• Wilhelm Weinberg
• Sewall Wright

Seminal works

• hardy-1908
• 1000genomes-2015

Frequently asked questions

Qual è la differenza tra frequenza allelica e frequenza genotipica?

La frequenza allelica conta le copie di un allele rispetto a tutti gli alleli presenti a un locus, mentre la frequenza genotipica conta gli individui che portano una particolare combinazione allelica. In condizioni di accoppiamento casuale le due grandezze sono collegate dalla relazione di Hardy-Weinberg.

Per quale motivo le frequenze alleliche differiscono tra popolazioni?

Perché le popolazioni hanno storie demografiche diverse — effetti fondatore, colli di bottiglia, deriva, migrazioni e selezione locale — che hanno determinato quali alleli siano diventati comuni o rari; è per questo che le banche dati di riferimento riportano le frequenze separatamente per popolazione.