Marcadores Inserção/Deleção (Indel): estudo de ancestralidade e identificação humana na população brasileira

• Main Author: Fernanda Saloum de Neves Manta
• Other Authors: Elizeu Fagundes de Carvalho
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade do Estado do Rio de Janeiro 2013
• Subjects: Polimorfismo genético; Indels; População brasileira; Ancestralidade; Identificação humana; Genetic Polymorphism; Brazilian population; Ancestry; Human Identification; GENETICA
• Online Access: http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=7194

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === Os polimorfismos denominados Indels são variações de comprimento geradas por inserção ou deleção de um ou mais nucleotídeos em uma sequência de DNA. Estes marcadores genéticos vêm apresentando um grande potencial para fins forenses e populacionais por combinar características dos marcadores SNPs, tais como a capacidade de analisar fragmentos curtos (menores que 250pb) e baixas taxas de mutação, com a facilidade da genotipagem dos STR em uma única PCR, seguida de detecção dos fragmentos amplificados por eletroforese. Com o objetivo de avaliar a eficiência dos Indels em aplicações forenses e esclarecer os detalhes da formação de diferentes populações brasileiras através de dados genéticos, amostras populacionais de diferentes estados brasileiros foram genotipadas através de dois sistemas multiplex. O primeiro (indelplex-HID) foi otimizado para fins de Identificação Humana (HID) e inclui um grupo de 38 marcadores Indels selecionados por apresentarem altos valores de diversidade genética dentro das principais populações continentais. Já o segundo (46-AI-indels), foi selecionado para estudos de ancestralidade e é composto por um conjunto de 46 marcadores informativos de ancestralidade (AIMs). Nesse último caso, ao contrário do anterior, o sistema multiplex inclui marcadores com alta divergência nas frequências alélicas entre populações continentais. Na primeira etapa, o multiplex HID foi aplicado em uma amostra populacional do Rio de Janeiro e em uma amostra populacional dos índios Terena. Um banco de dados de frequências alélicas foi construído para essas duas amostras populacionais. Os valores das frequências alélicas foram utilizados nas comparações estatísticas e parâmetros de vínculos genéticos e forenses foram calculados. O Poder de Discriminação acumulado na população do Rio de Janeiro para os 38 loci testados foi de 0,9999999999999990 e na população dos índios Terena de 0,9999999999997, validando o uso desse sistema numa população heterogênea como a brasileira. A eficiência do indelplex-HID também mostrou-se elevada nas amostras de casos forenses comprometidas, apresentando melhor resultados que marcadores STR em termos de número de loci genotipados e de qualidade de amplificação. Na segunda etapa, o multiplex 46-AI-indels foi aplicado com objetivo de avaliar a ancestralidade em amostras de diferentes estados do Brasil por permitir a identificação de diferenças entre frequências alélicas de grupos populacionais separados geograficamente. A maioria das populações analisadas apresentou elevada herança européia. As populações do Rio de Janeiro, Pernambuco, Mato Grosso do Sul, Amazonas, Alagoas, Minas Gerais e São Paulo apresentaram cerca de 50% de ancestralidade européia, enquanto que nas populações que formam o sul do país e o Espírito Santo este percentual girou em torno de 70%. De uma maneira geral, as contribuições ameríndias e africanas variaram um pouco de acordo com a região. As amostras de Santa Isabel do Rio Negro e dos índios Terena (amostras indicadas como ameríndio-descendentes) de fato mostraram majoritariamente ancestralidade ameríndia (>70%). Os resultados obtidos indicaram que os dados gerados a partir da tipagem dos AIMs estão em estreita concordância com os registros históricos e com outros estudos genéticos acerca da formação da população brasileira e os loci do sistema HID evidenciaram que os são altamente informativos, constituindo uma ferramenta importante em estudos de identificação humana e de relações de parentesco. === Indels are length polymorphisms created by the insertion or deletion of one or more nucleotides in a DNA sequence. This type of genetic marker is potentially very useful for forensic and population genetic applications because it combines some desirable SNP features, such as the possibility of being analyzed in small fragments (less than 250bp), and low mutation rate, and in the same way as for the STRs it is easily genotyped in a single PCR followed by capillary electrophoresis detection of the amplified fragments. In order to evaluate the efficiency of Indels in forensic applications, and clarify some details on the formation of different Brazilian populations through genetic data, population samples from different Brazilian States were genotyped through two Indel multiplex systems. The first (Indelplex-HID) has been optimized for Human Identification (HID), and includes a group of 38 Indel markers selected by presenting similarly high values of genetic diversity within the main continental populations. The second (46-AI-indels) was selected for studies of ancestry, and it is composed by a set of 46 ancestry informative markers (AIMs). The latter, unlike the first one, includes markers with high divergence in allele frequencies among populations. In a first stage, the multiplex HID was used to study a population sample of Rio de Janeiro and a population sample of Terena Amerindians. Allele frequency databases were built for these two population samples. Allele frequency values were used in statistical comparisons, and to calculate relevant kinship and identification parameters. The cumulative discrimination power for the 38 loci in the population from Rio de Janeiro was 0.9999999999999990, and for the Terena Indians it was 0.9999999999997, demonstrating the utility of this system in a heterogeneous population like the Brazilian. The effectiveness of the indelplex-HID was also revealed to be high in low template samples that have been analyzed, which were previously selected from forensic cases, showing better results than STR markers in terms of number of genotyped loci and amplification quality. In the second stage, the multiplex 46-AI-indels was used to assess the ancestry makeup of different States of Brazil, since it allows the identification of differences among allele frequencies in geographically separated population groups. Most of the populations analyzed showed high European heritage. The populations from Rio de Janeiro, Pernambuco, Mato Grosso do Sul, Manaus, Alagoas, Minas Gerais and São Paulo presented about 50% European ancestry, while in Espirito Santo and south of Brazil the frequency of European ancestry was about 70%. In General, the Amerindian and African contributions varied somewhat according to the region. Santa Isabel do Rio Negro and Terena (indicated as Ameridians-descendants) in fact showed mostly Amerindian ancestry (>70%). The results of AIMs typing are in close agreement with the historical records and other genetic studies on the formation of Brazilian population. The loci of the HID system were highly informative, and constitute an important tool in human identification and kinship studies.