TAS2R38
Bitter Receptor Gene
LA VARIAZIONE GENETICA
ASSOCIATA ALLA
PERCEZIONE DEL GUSTO
AMARO
La diversa capacità percettiva dell’amaro
è un tipico carattere genetico ereditario
ed è dovuta a un gene chiamato
TAS2R38
responsabile della produzione di
recettori gustativi per l’amaro
Beatrice Zanini
I recettori sono costituiti dai calici gustativi
presenti nelle papille gustative
della lingua, nel palato molle, nella faringe,
nelle guance e nell' epiglottide.
Il gusto
dipende dalla percezione sinergica
di cinque gusti fondamentali:
amaro, aspro, dolce, salato e umami
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I profili di risposta dei diversi stimoli,
sia dolci che amari,
possono essere estremamente diversi
gli uni dagli altri.
Inoltre,
lo spazio gustativo è continuo.
Sulla lingua, le gemme gustative
sono localizzate su specifiche protrusioni, le papille
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Papille:
- Circumvallate ~ 1000 nella zona
posteriore della lingua particolarmente
sensibili alle sostanze amare
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- Foliate contengono da dozzine a
centinaia di gemme gustative nella
porzione latero-posteriore della lingua
e sono sensibili al salato e all’amaro.
- Fungiformi 1 o poche gemme
gustative nella porzione anteriore della
lingua sembrano mediare la percezione
di composti dolci
differenti aree della lingua presentano forti preferenze
per specifiche modalità gustative, ma anche una significativa
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sovrapposizione
tra le varie regioni
Cellule epiteliali modificate
- Sono deputate al riconoscimento
di stimoli gustativi
- Sono connesse al cavo orale
attraverso un sottile processo
simile ad un dendrite
-Presentano proprietà eccitatorie
- Sono attivate da stimoli gustativi
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Un’apertura alla superficie
dell’epitelio
il poro gustativo
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permette l’accesso
degli stimoli chimici
ai recettori
localizzati sui microvilli
apicali
delle cellule gustative.
Probabile meccanismo di trasmissione del segnale
Il recettore, attivato in seguito alla
stimolazione, genera una
cascata trasduzionale che culmina
nel rilascio di neurotrasmettitori
al livello delle sinapsi con le fibre
nervose (nervi facciale, vago e
glossofaringeo) alla base delle
gemme gustative.
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Le fibre nervose eccitate conducono lo stimolo,via talamo,
ai centri corticali del gusto, dove l’informazione è integrata
e processata.
Questo processo è ancora in larga parte sconosciuto.
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Uno studio pubblicato da un gruppo di ricercatori dell’Istituto di
Biologia Evolutiva di Barcellona dimostra che
l’uomo di Neanderthal, 48.000 anni fa,
era in grado di percepire il gusto amaro
dei cibi che ingeriva,
…….proprio come l’uomo moderno !
Lo studio genetico ha analizzato il gene TAS2R38
in un campione di osso prelevato da un uomo di Neanderthal
rinvenuto nel 2000 a El Sidron, nel nord della Spagna.
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La ricerca, pubblicata su Biology Letters, dimostra
la vicinanza genetica tra l’H. Sapiens e l’H. Neanderthalensis,
che condividono un gene ereditato da un comune antenato,
vissuto più di 300.000 anni fa.
L’abilità di percepire le sostanze amare rappresenta quindi
una difesa contro le tossine vegetali e i veleni spesso contenuti
in piante dal sapore amaro.
MA…
La presenza di individui portatori del gene che li rende insensibili
all’amaro, anche dopo 48.000 anni di evoluzione,
suggerisce il fatto che
questo tratto genetico si sia conservato
per un vantaggio dei portatori
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I ricercatori hanno estratto il DNA dal fossile d’osso
e hanno ottenuto la sequenza del gene specifico per il
recettore delle sostanze amare.
I nostri antenati erano in grado di percepire il gusto
amaro dei cibi !
Ma il dato rilevante è che nella loro popolazione,
come oggi nella nostra, esistevano due gruppi di
persone:
quelle capaci di percepire l’amaro
TASTER
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quelli insensibili a questa
sostanza
NON TASTER
Il TAS2R38 non è l’unico recettore per l’amaro
La famiglia dei TAS2R
È composta di almeno 25 membri
Questa famiglia è stata individuata inizialmente
mediante un approccio combinato
bioinformatico e di analisi genetica.
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TAS2R38
E’ fatto di un singolo esone
codificante un recettore a serpentina
della lunghezza media di 330 aminoacidi.
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GENE ORIGIN 1-.1143 = EXON total length: 1143
5’UTR
1 cctttctgca ctgggtggca accaggtctt tagattagcc aactagagaa gagaagtaga
61 atagccaatt agagaagtga catc atg ttg actctaactc gcatccgcac tgtgtcctat
121 gaagtcagga gtacatttct gttcatttca gtcctggagt ttgcagtggg gtttctgacc
181 aatgccttcg ttttcttggt gaatttttgg gatgtagtga agaggcaggc actgagcaac
241 agtgattgtg tgctgctgtg tctcagcatc agccggcttt tcctgcatgg actgctgttc
301 ctgagtgcta tccagcttac ccacttccag aagttgagtg aaccactgaa ccacagctac
361 caagccatca tcatgctatg gatgattgca aaccaagcca acctctggct tgctgcctgc
421 ctcagcctgc tttactgctc caagctcatc cgtttctctc acaccttcct gatctgcttg
481 gcaagctggg tctccaggaa gatctcccag atgctcctgg gtattattct ttgctcctgc
541 atctgcactg tcctctgtgt ttggtgcttt tttagcagac ctcacttcac agtcacaact
601 gtgctattca tgaataacaa tacaaggctc aactggcaga ttaaagatct caatttattt
661 tattcctttc tcttctgcta tctgtggtct gtgcctcctt tcctattgtt tctggtttct
721 tctgggatgc tgactgtctc cctgggaagg cacatgagga caatgaaggt ctataccaga
781 aactctcgtg accccagcct ggaggcccac attaaagccc tcaagtctct tgtctccttt
841 ttctgcttct ttgtgatatc atcctgtgtt gccttcatct ctgtgcccct actgattctg
901 tggcgcgaca aaataggggt gatggtttgt gttgggataa tggcagcttg tccctctggg
961 catgcagcca tcctgatctc aggcaatgcc aagttgagga gagctgtgat gaccattctg
1021 ctctgggctc agagcagcct gaaggtaaga gccgaccaca aggcagattc ccggacactg
1081 tgc tga gaat ggacatgaaa tgagctcttc attaatacgc ctgtgagtct tcataaatat
1141 gcc
3’UTR
Beatrice
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CDS total length: 1,002
1 atg ttgactc taactcgcat ccgcactgtg tcctatgaag tcaggagtac atttctgttc
61 atttcagtcc tggagtttgc agtggggttt ctgaccaatg ccttcgtttt cttggtgaat
121 ttttgggatg tagtgaagag gcaggcactg agcaacagtg attgtgtgct gctgtgtctc
181 agcatcagcc ggcttttcct gcatggactg ctgttcctga gtgctatcca gcttacccac
241 ttccagaagt tgagtgaacc actgaaccac agctaccaag ccatcatcat gctatggatg
301 attgcaaacc aagccaacct ctggcttgct gcctgcctca gcctgcttta ctgctccaag
361 ctcatccgtt tctctcacac cttcctgatc tgcttggcaa gctgggtctc caggaagatc
421 tcccagatgc tcctgggtat tattctttgc tcctgcatct gcactgtcct ctgtgtttgg
481 tgctttttta gcagacctca cttcacagtc acaactgtgc tattcatgaa taacaataca
541 aggctcaact ggcagattaa agatctcaat ttattttatt cctttctctt ctgctatctg
601 tggtctgtgc ctcctttcct attgtttctg gtttcttctg ggatgctgac tgtctccctg
661 ggaaggcaca tgaggacaat gaaggtctat accagaaact ctcgtgaccc
cagcctggag
721 gcccacatta aagccctcaa gtctcttgtc tcctttttct gcttctttgt gatatcatcc
781 tgtgttgcct tcatctctgt gcccctactg attctgtggc gcgacaaaat aggggtgatg
841 gtttgtgttg ggataatggc agcttgtccc tctgggcatg cagccatcct gatctcaggc
901 aatgccaagt tgaggagagc tgtgatgacc attctgctct gggctcagag cagcctgaag
961 gtaagagccg accacaaggc agattcccgg acactgtgct ga
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Protein product length: 333
translation
MLTLTRIRTVSYEVRSTFLFISVLEFAVGFLTNAFVFLVNFWDVVKRQALSNSD
CVLLCLSISRLFLHGLLFLSAIQLTHFQKLSEPLNHSYQAIIMLWMIANQANLWL
AACLSLLYCSKLIRFSHTFLICLASWVSRKISQMLLGIILCSCICTVLCVWCFFSR
PHFTVTTVLFMNNNTRLNWQIKDLNLFYSFLFCYLWSVPPFLLFLVSSGMLTVS
LGRHMRTMKVYTRNSRDPSLEAHIKALKSLVSFFCFFVISSCVAFISVPLLILW
RDKIGVMVCVGIMAACPSGHAAILISGNAKLRRAVMTILLWAQSSLKVRADHKA
DSRTLC
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sono neces sari per v isualizz are ques t'immagine.
Family A G protein-coupled receptor-like
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II TAS2R38 è il più studiato di questi geni.
Alcune variazioni alleliche sono responsabili
della percezione del gusto amaro di due sostanze usate
come riferimento:
PTC(PhenilThioCarbamide)
PROP ((PropilTioUracile)
Tre SNPs sono responsabili di tre sostituzioni
aminoacidiche nella proteina nelle posizioni:
A49P (rs713598) (Alanina/Prolina)
A262V (rs1726866) (Alanina/Valina)
I296IV (rs10246939) (Isoleucina/Valina)
Il 2° e il 3° SNP sono in perfetto linkage disequilibrium
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Queste varianti danno origine a:
 PAV-taster
PAV/PAV o PAV/AVI
(cioè possiedono uno o due alleli dominanti)
 AVI-non taster AVI/AVI recessivi per questo carattere
Avremo quindi tre genotipi:
1. PAV/PAV super-taster con alta sensibilità per l’amaro
2. PAV/AVI medium taster con moderata sensibilità per
PTC/PROP
3. AVI/AVI non taster non percepiscono l’amaro
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Nella popolazione bianca - la più studiata la distribuzione dei tre fenotipi è di circa:
•
30% Non-taster
•
45% Medium-taster AVI/PAV
•
25% supertaster
AVI/AVI
PAV/PAV
Alti livelli di variazioni alleliche sono state trovate all’interno
dei loci TAS2R nelle popolazioni umane.
Questa variabilità correla con l’enorme variabilità nella
percezione di composti amari riscontrata nell’uomo.
Le diversità nei geni TAS2R potrebbero essere dovuti alla
selezione naturale, che può aver favorito alleli maggiormente
responsivi
a tossine naturali amare prodotte dalle piante.
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Polimorfismo rs 1726866 o A262V
Abbiamo detto che tre SNPs del gene TAS2R38 determinano
tre sostituzioni aminoacidiche nelle posizioni P49A, A262V e V296I.
Il secondo e il terzo sono in perfetto linkage disequilibrium,
quindi gli alleli segregano insieme. Noi studieremo il terzo
1.ctttctgca ctgggtggca accaggtctt tagattagcc aactagagaa gagaagtaga
61 atagccaatt agagaagtga catcatgttg actctaactc gcatccgcac tgtgtcctat
121 gaagtcagga gtacatttct gttcatttca gtcctggagt ttgcagtggg gtttctgacc
181 aatgccttcg ttttcttggt gaatttttgg gatgtagtga agaggcaggc actgagcaac
rs713598 G/C
241 agtgattgtg tgctgctgtg tctcagcatc agccggcttt tcctgcatgg actgctgttc
301 ctgagtgcta tccagcttac ccacttccag aagttgagtg aaccactgaa ccacagctac
361 caagccatca tcatgctatg gatgattgca aaccaagcca acctctggct tgctgcctgc
421 ctcagcctgc tttactgctc caagctcatc cgtttctctc acaccttcct gatctgcttg
481 gcaagctggg tctccaggaa gatctcccag atgctcctgg gtattattct ttgctcctgc
541 atctgcactg tcctctgtgt ttggtgcttt tttagcagac ctcacttcac agtcacaact
601 gtgctattca tgaataacaa tacaaggctc aactggcaga ttaaagatct caatttattt
661 tattcctttc tcttctgcta tctgtggtct gtgcctcctt tcctattgtt tctggtttct
721 tctgggatgc tgactgtctc cctgggaagg cacatgagga caatgaaggt ctataccaga
781 aactctcgtg accccagcct ggaggcccac attaaagccc tcaagtctct tgtctccttt
841 ttctgcttct ttgtgatatc atcctgtgct gccttcatct ctgtgc ccct actgattctg
rs1726866 C/T
901 tggcgcgaca aaataggggt gatggtttgt gttgggataa tggcagcttg tccctctggg
961 catgcagcca acctgatctc aggcaatgcc aagttgagga gagctgtgat gaccattctg
rs10246939 A/G
1021 ctctgggctc agagcagcct gaaggtaaga gccgaccaca aggcagattc ccggacactg
1081 tgctgagaat ggacatgaaa tgagctcttc attaatacgc ctgtgagtct tcataaatat
1141 gcc
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rs1726866 C/T
TTTTTAGCAG ACCTCACTTC ACAGTCACAA CTGTGCTATT CATGAATAAC AATACAAGGC
TCAACTGGCA GATTAAAGAT CTCAATTTAT TTTATTCCTT TCTCTTCTGC TATCTGTGGT
CTGTGCCTCC TTTCCTATTG TTTCTGGTTT CTTCTGGGAT GCTGACTGTC TCCCTGGGAA
GGCACATGAG GACAATGAAG GTCTATACCA GAAACTCTCG TGACCCCAGC CTGGAGGCCC
ACATTAAAGC CCTCAAGTCT CTTGTCTCCT TTTTCTGCTT CTTTGTGATA TCATCCTGTG
Y
TGCCTTCATC TCTGTGCCCC TACTGATTCT GTGGCGCGAC AAAATAGGGG TGATGGTTTG
TGTTGGGATA ATGGCAGCTT GTCCCTCTGG GCATGCAGCC ATCCTGATCT CAGGCAATGC
CAAGTTGAGG AGAGCTGTGA TGACCATTCT GCTCTGGGCT CAGAGCAGCC TGAAGGTAAG
AGCCGACCAC AAGGCAGATT CCCGGACACT GTGCTGAGAA TGGACATGAA ATGAGCTCTT
CATTAATACG CCTGTGAGTC TTCATAAATA TGCCTCTGAT TCTTCAGGAA TACAACTCTG
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PCR
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1° step:
denaturazione
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PCR
2°step:
annealing
Foward
28bp
5’
3’
3’
5’
28 bp
Amplimero
Reverse
3° step:
extension
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PCR allele-specifica per rs1726866 C/T
PCR
T Mismatch
--->F
outer
---
5’ ________ G ________3’
3’_________C ________5’
______ G_____
______ C_____
Allele C
125 bp
C -- R inner
F
inner
----->T
5’_______
T _________ 3’
3’_______ A _________ 5’
C Mismatch
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-- R outer
_____ T _______
_____ A _______
Allele T
177 bp
Gel Elettroforesi
CC
C/T
TT
247 bp
177 bp
125 bp
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Se consideriamo due loci polimorfici situati sullo stesso
cromosoma, ci aspettiamo che i loro alleli vengano ereditati
insieme (cioè co-segregano) in base alla distanza che intercorre
tra loro sul cromosoma. Più grande è la loro distanza, più è facile
che un evento di crossing over separi i due alleli.
C T/C G A C T A A/G G


SNP
SNP
Il linkage disequilibrium (LD) indica la presenza di
associazione preferenziale tra specifici
alleli relativi a due o piùloci, presenti sullo stesso
cromosoma, che costituiscono di solito un
particolare aplotipo ancestrale, diffuso nella popolazione
in cui è rilevato, perchè trasmesso
lungo
la discendenza
da un comune progenitore.
Beatrice
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Questi due SNPs danno 4 aplotipi
C T GAC TAAG
CCGACTAGG
CTGACTAGG
C C GAC TAAG
Nel gene TAS2R38 potremo avere:
1°. TT AA
omozigote per il polimorfismo ==> Non taster
2°. CC GG omozigote wt ==>
3: CT GA eterozigote
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==>
Taster
Taster
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