Allelspecifikt uttryck av en bitter smakreceptor

Den grundläggande biologin för bitter smak. Uppfattningen om bitter smak tros ha utvecklats som en mekanism för att skydda mot intag av giftiga material, och är resultatet av ligandaktivering av en av mer än 25 olika bitter smakreceptorer, så kallade T2R (1). Dessa receptorer finns på tungan i vad som kallas fungiform papiller, svampliknande strukturer som innehåller smaklökar med receptorer som svarar på en mängd olika smaker inklusive sött, salt, surt, umami och bittert. Ett prototypiskt exempel på en av dessa bittra ligander är fenyltiokarbamid (PTC), som aktiverar T2R38-receptorn. Även om T2R38 ursprungligen identifierades i smakceller av typ II, uttrycks det också i nasalt epitel, där det deltar i medfödda immunförsvarssvar mot invaderande bakterier (2-6).

TAS2R38: Ett modellsystem för genotyp-fenotypstudier. Tidigare studier har identifierat två huvudformer av T2R38, aktiv och inaktiv, som kännetecknas av tre genetiska varianter i TAS2R38-genen. Dessa varianter resulterar i tre aminosyraförändringar, prolin (P) till alanin (A) vid position 49, alanin (A) till valin (V) vid position 262 och valin (V) till isoleucin (I) vid position 296 i T2R38-receptor. Individer som är homozygota för den aktiva (PAV/PAV) formen upptäcker bitterhet i föreningar som innehåller en tiourea (-N-C=S), inklusive PTC, 6-n-propyltiouracil (PROP) och växtföreningen goitrin, vanlig i livsmedel som t.ex. som gröna grönsaker (7-9). De svarar också på acyl-homoserin laktoner (AHL), en klass av föreningar som produceras som signalmolekyler av vissa bakterier, och utlöser en snabb försvarsreaktion bestående av ökad ciliary beat frequency (CBF) för att underlätta slemhinneclearning och generering av kväveoxid (NO) ), en gas som kan diffundera in i luftvägarna och döda bakterier (4). Däremot konsumerar de som är homozygota för alla tre varianterna (AVI/AVI) dessa föreningar utan att uppfatta dem som bittra och verkar inte svara på AHL (10). Frekvensen av både de aktiva och inaktiva formerna av TAS2R38 är nära balansen 50:50 i många mänskliga rasgrupper, inklusive amerikaner av europeisk och afrikansk härkomst.

Heterozygothypotesen. Intressant nog uppvisar individer som är heterozygota för den aktiva formen av receptorn (AVI/PAV) mycket varierande fenotyper, med vissa människor mycket känsliga för bittra föreningar, och andra behöver höga koncentrationer för att överhuvudtaget smaka på dem (11). Medan utredarna vet att smakpapillernas täthet spelar åtminstone en viss roll i denna variation

, antyder våra preliminära smakdata att responsintervallet är kopplat till hur mycket mRNA som uttrycks från den aktiva (PAV) formen av receptorn, ett koncept som kallas allelspecifikt uttryck (12). Detta är till exempel fallet när man analyserar koffeinkonsumtion, vilket starkt korrelerar med aktivt mRNA-uttryck (12). Utredarna antar därför att förekomsten av aktivt TAS2R38-mRNA hos heterozygota individer också förutsäger den biologiskt signifikanta förändringen i omfattningen av defensiva svar i närvaro av AHL (13-15). Den föreslagna studien kommer att avgöra om så faktiskt är fallet, och om de personer som har hög mRNA-förekomst i smakvävnad (fungiform papiller) också har motsvarande hög förekomst i näsepitel, eller om regleringen är vävnadsberoende. Detta kommer att tillåta oss att avgöra om smaktester kan ge en tillförlitlig representation av receptorfunktion i andra vävnader och celltyper. Om mRNA-överflöd skulle visa sig vara en nyckelfaktor, kommer utredarna att avgöra om höga uttryckare upprätthåller detta uttryck över tid.

Observera att en studie utförd av Dr. Reed och medarbetare fann att befolkningen i Philadelphia innehöll 18 % av individerna i gruppen homozygota icke-smakare (AVI), 17 % i gruppen homozygota smakar (PAV) och 37 % i den vanliga heterozygota gruppen (AVI/PAV) (16). De återstående 28 % fördelade sig på tio andra mindre vanliga genotyper, som inte kommer att analyseras i denna studie. Därför, eftersom majoriteten av befolkningen är heterozygot, är en grundlig förståelse av deras förmåga att bekämpa infektioner kliniskt viktig.

Klinisk signifikans. Som ett av de vanligaste kroniska tillstånden i USA, kräver kronisk rhinosinusit en direkt behandlingskostnad på 3,5-5 miljarder dollar årligen. Dess förekomst är 146 per 1 000 och ökar (17). Våra tidigare studier har visat att individer med två kopior av den aktiva formen av T2R38 har näsepitel som försvarar mycket effektivt mot vissa bakterier, såsom Pseudomonas aeruginosa, och är mindre benägna att utveckla svår kronisk rhinosinusit som kräver kirurgi, medan de med två inaktiva former kan inte försvara sig lika effektivt och är mer benägna att utveckla svår kronisk rhinosinusit som kräver kirurgisk ingrepp. Eftersom behandlingen av kronisk rhinosinusit involverar flera omgångar av antibiotika och ofta kirurgisk behandling genom funktionell endoskopisk sinuskirurgi (FESS), har denna forskning betydande konsekvenser för antibiotikaförvaltning, kirurgisk sjuklighet och mortalitet och hälsovårdsutgifter.