Tần số alen và tần số kiểu gen

Tần số alen là tỷ lệ của một alen cụ thể trong số tất cả các alen tại một locus trong quần thể, và tần số kiểu gen là tỷ lệ các cá thể mang một sự kết hợp alen cụ thể. Hai đại lượng này cùng nhau tạo thành các thước đo mô tả cơ bản về thành phần di truyền của quần thể và là các biến số mà mọi lực lượng tiến hóa tác động lên.

Definition

Tần số alen là tỷ lệ tương đối của một alen nhất định trong số tất cả các bản sao tại một locus trong quần thể; tần số kiểu gen là tỷ lệ các cá thể trong quần thể mang một kiểu gen cụ thể tại locus đó.

Scope

Mục này định nghĩa hai thước đo tần số, chỉ ra cách tính từng thước đo từ dữ liệu kiểu gen và giải thích mối quan hệ giữa chúng trong điều kiện giao phối ngẫu nhiên. Nó cũng lưu ý cách dữ liệu tần số alen được tổ chức trong các cơ sở dữ liệu tham chiếu quần thể. Đây là một chủ đề mang tính khái niệm và phương pháp luận, không phải là hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Tần số alen được tính như thế nào từ số lượng kiểu gen quan sát được?
• Tần số alen và tần số kiểu gen có mối quan hệ như thế nào trong điều kiện giao phối ngẫu nhiên?
• Các cơ sở dữ liệu tham chiếu quần thể báo cáo tần số alen như thế nào, và tại sao chúng lại khác nhau giữa các quần thể?

Key concepts

• Tần số alen
• Tần số kiểu gen
• Đếm alen từ kiểu gen
• Tần số alen nhỏ
• Đa hình so với biến thể hiếm
• Tần số tham chiếu đặc trưng cho quần thể

Mechanisms

Tần số alen được tính bằng cách đếm số bản sao alen trên tất cả các cá thể được lấy mẫu và chia cho tổng số bản sao; đối với một locus có hai alen, tổng tần số của hai alen bằng một. Tần số kiểu gen là tỷ lệ của mỗi kiểu gen trong số các cá thể. Trong điều kiện giao phối ngẫu nhiên, hai tập hợp số này được liên kết bởi mối quan hệ Hardy-Weinberg, do đó tần số kiểu gen có thể được dự đoán từ tần số alen, và tần số alen của một mẫu có thể được phục hồi từ số lượng kiểu gen của nó. Các lực lượng tiến hóa thay đổi thành phần của quần thể chính xác bằng cách thay đổi các tần số này.

Clinical relevance

Tần số alen quần thể là yếu tố trung tâm để giải thích các biến thể di truyền: một biến thể phổ biến trong quần thể tham chiếu phù hợp thường ít có khả năng là nguyên nhân gây ra một bệnh hiếm gặp, và ước tính tần số người mang mầm bệnh (carrier-frequency) bắt nguồn trực tiếp từ tần số alen. Các thước đo này mô tả cách thức biến thể được lập danh mục và đánh giá như bằng chứng; chúng không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Epidemiology

Tần số alen khác nhau giữa các quần thể người do lịch sử nhân khẩu học của chúng, vì vậy các danh mục lớn như Dự án 1000 Genomes báo cáo tần số được phân tầng theo quần thể để hỗ trợ giải thích biến thể phù hợp với quần thể.

Evidence & guidelines

Các nguồn tài nguyên tham chiếu quần thể như Dự án 1000 Genomes cung cấp dữ liệu tần số alen trên nhiều quần thể được sử dụng rộng rãi làm cơ sở để đánh giá mức độ hiếm của các biến thể di truyền.

History

Việc đếm alen và kiểu gen trở nên có ý nghĩa khi di truyền Mendel được trình bày dưới dạng quần thể vào đầu thế kỷ XX. Nguyên lý Hardy-Weinberg đã làm rõ mối quan hệ giữa tần số kiểu gen và tần số alen, và sự phát triển sau này của các dấu hiệu phân tử và, cuối cùng, các liên minh giải trình tự lớn đã biến việc ước tính tần số alen thành một phép đo thường quy, quy mô quần thể.

Key figures

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

Seminal works

• hardy-1908
• 1000genomes-2015

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa tần số alen và tần số kiểu gen là gì?

Tần số alen đếm số bản sao của một alen so với tất cả các alen tại một locus, trong khi tần số kiểu gen đếm số cá thể mang một sự kết hợp alen cụ thể. Trong điều kiện giao phối ngẫu nhiên, hai yếu tố này được liên kết bởi mối quan hệ Hardy-Weinberg.

Tại sao tần số alen khác nhau giữa các quần thể?

Bởi vì các quần thể có lịch sử nhân khẩu học khác nhau — hiệu ứng người sáng lập (founder effects), thắt cổ chai (bottlenecks), trôi dạt di truyền (drift), di cư và chọn lọc cục bộ — những yếu tố này định hình alen nào trở nên phổ biến hoặc hiếm, đó là lý do tại sao các cơ sở dữ liệu tham chiếu báo cáo tần số riêng biệt theo quần thể.