Avaliação comparativa de procedimentos para imputação de mitogenomas para inferência de haplogrupos mitocondriais em populações miscigenadas brasileiras (Kalunga e Brasília)

Abstract

A imputação de mitogenoma é uma técnica cujo objetivo é inferir dados de marcadores ausentes a partir de conjuntos de dados com baixa cobertura, como os derivados de arrays de genotipagem, porém para obter resultados informativos essa metodologia requer painéis de referências. Entretanto, existe linhagens, como a indígena, que permanece sub-representada nesses painéis de referências. A população brasileira, altamente miscigenada, abriga uma enorme diversidade genética, dado todo processo histórico e demográfico, sendo valiosa para a genética de populações que utiliza como ferramenta crucial o mitogenoma. O DNA mitocondrial possui herança uniparental, o que permite investigar processos históricos de formação, migração e estruturação populacional. Além disso, a inferência de haplogrupos mitocondriais é amplamente utilizada na caracterização da diversidade e da estrutura genética. Deste modo, o presente estudo teve como objetivo avaliar o desempenho da imputação de mitogenoma na caracterização da diversidade e estrutura genética materna, por meio da comparação entre duas populações brasileiras com histórias demográficas contrastantes. Foram analisados 175 indivíduos, sendo 105 da população de Brasília e 70 da comunidade quilombola Kalunga. A inferência inicial dos haplogrupos foi realizada a partir de um conjunto reduzido de SNPs utilizando o HaploGrep, seguida pela imputação do mitogenoma por meio do software Beagle 5.4 e da pipeline MitoImpute (Impute2), a fim de aprimorar as atribuições filogenéticas e avaliar o desempenho da imputação sobre qualidade destas. Como resultado, ambas imputações aumentaram o número de sítios informativos e melhoraram a qualidade das inferências dos haplogrupos, com escores médios elevados em ambas as populações. A comparação entre os métodos revelou desempenho semelhante quanto à taxa de atribuição dos haplogrupos, embora o MitoImpute tenha apresentado maior consistência nos escores de qualidade. A análise da composição genética evidenciou predominância de linhagens maternas africanas na comunidade Kalunga, refletindo seu histórico de formação e isolamento relativo, enquanto a população de Brasília apresentou um perfil altamente miscigenado, com maior contribuição europeia, além de componentes africanos e indígenas, e participação minoritária de linhagens asiáticas. As análises de estrutura populacional indicaram diferenciação genética moderada entre as coortes, compatível com suas trajetórias demográficas distintas. Em conjunto, os resultados demonstraram que a imputação pode ser uma eficiente ferramenta para uso em populações miscigenadas e populações mais homogêneas, ainda que a classificação dos haplogrupos ainda seja desafiadora, devido ao baixo número de estudos populacionais que incluem dados brasileiros para classificação no PhyloTree.