Фенилтиокарбамид: Генетика вкуса и ее особенности

Введение

Фенилтиокарбамид (PTC), также известный как фенилтиомочевина (PTU), является органосерным производным тиомочевины, содержащим фенильное кольцо. Он обладает необычным свойством – для одних людей он имеет очень горький вкус, а для других практически безвкусен, в зависимости от их генетической предрасположенности. Способность ощущать вкус PTC часто рассматривается как доминантный генетический признак, хотя наследование и проявление этого признака несколько сложнее. PTC также ингибирует меланогенез и используется для выращивания прозрачных рыб. Примерно 70% людей способны ощущать вкус PTC, при этом этот показатель варьируется от 58% среди коренных австралийцев и коренных народов Новой Гвинеи до 98% среди коренных народов Америки. Одно исследование показало, что у некурящих и тех, кто не употребляет кофе или чай, статистически выше процент людей, ощущающих вкус PTC, чем в общей популяции. PTC не содержится в продуктах питания, но родственные ему химические вещества встречаются, и выбор продуктов питания связан со способностью человека ощущать вкус PTC.

История

Проверенный генетический феномен восприятия вкуса PTC был открыт в 1931 году, когда химик компании DuPont Артур Фокс случайно распылил облако мелкокристаллического PTC. Около стоявший коллега пожаловался на горький вкус, в то время как Фокс, находившийся ближе и, следовательно, получивший более высокую дозу, ничего не почувствовал. Фокс затем продолжил тестирование вкусовых рецепторов у различных членов семьи и друзей, заложив основу для будущих генетических исследований. Генетическая проницаемость этого признака была настолько высокой, что он использовался в тестах на установление отцовства до появления ДНК-идентификации. Тест на восприятие вкуса PTC широко применяется в школах и колледжах в качестве практического примера менделевского полиморфизма в человеческих популяциях. На основе теста вкуса, обычно с использованием бумаги, пропитанной PTC (или менее токсичным пропилтиоурацилом (PROP)), студенты делятся на группы «чувствующих вкус» и «не чувствующих вкус». Исходя из предположения, что способность чувствовать вкус PTC определяется доминантным аллелем в одном аутосомном гене и что учебная группа представляет собой несмещенную выборку из популяции, находящейся в равновесии Харди-Вайнберга, студенты оценивают частоты аллелей и генотипов в более крупной популяции. Хотя эта интерпретация в целом согласуется с многочисленными исследованиями этого признака, следует отметить, что на чувствительность к PTC влияют и другие гены, пол, возраст и факторы окружающей среды. Исследования последствий продолжаются. Способность чувствовать вкус PTC может быть связана с неприязнью к растениям рода Brassica, вероятно, из-за химического сходства. Однако исследования в Африке показывают слабую корреляцию между восприятием вкуса PTC и пищевыми предпочтениями. У человека вдоль гена, отвечающего за восприятие вкуса, обнаружены три SNP (одиночных нуклеотидных полиморфизма), которые могут приводить к нечувствительности его белков. Существуют противоречивые данные относительно того, является ли наследование этого признака доминантным или неполным доминированием. Широкое распространение аллелей, не позволяющих чувствовать вкус PTC, на промежуточных частотах, значительно превышающих частоту рецессивных аллелей, вызывающих генетические заболевания, в многочисленных изолированных популяциях, позволяет предположить, что этот полиморфизм мог поддерживаться посредством сбалансированного отбора. Шимпанзе и орангутаны также различаются по своей способности чувствовать вкус PTC, при этом соотношение «чувствующих вкус» и «не чувствующих вкус» аналогично таковому у людей. Способность чувствовать вкус PTC является предковой чертой гоминид, которая была независимо утрачена у людей и шимпанзе в результате различных мутаций в гене TAS2R38.

The tested genetic taste phenomenon of PTC was discovered in 1931 when DuPont chemist Arthur Fox accidentally released a cloud of fine crystalline PTC. A nearby colleague complained about the bitter taste, while Fox, who was closer and should have received a strong dose, tasted nothing. Fox then continued to test the taste buds of assorted family and friends, setting the groundwork for future genetic studies. The genetic penetrance was so strong that it was used in paternity tests before the advent of DNA matching. The PTC taste test has been widely used in school and college practical teaching as an example of Mendelian polymorphism in human populations. Based on a taste test, usually of a piece of paper soaked in PTC (or the less toxic propylthiouracil (PROP)), students are divided into taster and non taster groups. By assuming that PTC tasting is determined by a dominant allele at a single autosomal gene, and that the class is an unbiased sample from a population in Hardy–Weinberg equilibrium, students then estimate allele and genotype frequencies within the larger population. While this interpretation is broadly consistent with numerous studies of this trait, it is worth noting that other genes, sex, age and environmental factors influence sensitivity to PTC. Research on the implications still continues. Ability to taste PTC may be correlated with a dislike of plants in the genus Brassica, presumably due to chemical similarities. However, studies in Africa show a poor correlation between PTC tasting and dietary differences. In humans, there are three SNPs (single nucleotide polymorphisms) along the gene that may render its proteins unresponsive. There is conflicting evidence as to whether the inheritance of this trait is dominant or incompletely dominant. The widespread occurrence of non taster alleles at intermediate frequencies, much more common than recessive alleles conferring genetic disease, across many isolated populations, suggests that this polymorphism may have been maintained through balancing selection. Chimpanzees and orangutans also vary in their ability to taste PTC, with the proportions of tasters and non tasters similar to that in humans. The ability to taste PTC is an ancestral trait of hominids that has been independently lost in humans and chimpanzees, through distinct mutations at TAS2R38.

Распределение фенотипов не дегустаторов в выбранных популяциях

Результаты многочисленных тестов на восприятие вкуса PTC, проведенных в различных регионах методом дискриминации, разработанным Харрисом и Кальмусом в 1949 году, опубликованные в журнале Annals of Eugenics. Местоположение# участниковНе различают вкус %Источники Босния и Герцеговина 7362 32.02 Hadžiselimović et al. (1982) Хорватия 200 27.5 Grünwald, Pfeifer (1962) Чешская Республика 785 32.7 Kubičkova, Dvořaková (1968) Дания 251 32.7 Harrison et al. (1977) Англия 441 31.5 Harrison et al. (1977) Венгрия 436 32.2 Forai, Bankovi (1967) Италия 1031 29.19 Floris et al. (1976) Черногория 256 28.20 Hadžiselimović et al. (1982) Ужице, Сербия 1129 16.65 Hadžiselimović et al. (1982) Воеводина, Сербия 600 26.3 Božić, Gavrilović (1973) Россия 486 36.6 Boyd (1950) Словения 126 37.3 Brodar (1970) Испания 204 25.6 Harrison et al. (1977)