genetica del gusto - prof. paolo gasparini, dott. cristina zadro

GENETICA DEL GUSTO

… è il principale fattore che guida le nostre scelte alimentari.

Il gusto….

Le preferenze alimentari possono contribuire o proteggere dallo sviluppo di un ampio numero di malattie croniche.

Quale ruolo ha la variabilità genetica della percezione gustativa?

Garcia-Bailo B., Toguri C., Eny K.M., El-Sohemy A..Taste perception: how sweet it is (to be transcribed by you). Curr Biol. 2009 Aug 11;19(15):R655-6.

Fattori ambientali Fattori

ambientali, genetica, stile

di vita

RECETTORI DEL GUSTO

Nirupa Chaudhari and Stephen D. Roper The cell biology of taste.Vol. 190 No. 3, August 9, 2010. Pages 285–296.

IL GUSTO AMARO

Gli studi sulla genetica del gusto hanno inizio nel 1930: A.L. Fox and PTC (Fenil-tio-carbamide).

Due categorie: gli individui “tasters” in grado di percepire il PTC a basse concentrazioni (circa il 70% della popolazione adulta caucasica); e i “ non tasters”, cioè coloro che percepiscono il PTC solo a concentrazioni elevate (il rimanente 30%).

I tiouracili (correlano con la sensibilità al PTC) si trovano in molti ortaggi comuni come cavoli, semi di colza, ed è stato identificato come una delle cause di gozzo (Greer 1950).

Il numero di geni T2R codificanti per di recettori del gusto amaro differisce enormemente tra le specie

Un numero diverso di geni T2R è richiesto per consentire alle diverse specie di identificare diversi composti tossici-velenosi nel loro ambiente

Donget al., BMC EvolBiol 2009

Dong D, Jones G, Zhang S. Dynamic evolution of bitter taste receptor genes in vertebrates. BMC Evol Biol. 2009 Jan 15;9:12.

Genetica del PTC

Studi su famiglie hanno dimostrato che la sensibilità al PTC viene ereditata come tratto mendeliano e che il fenotipo “nontaster” è conferito da un allele recessivo (Snyder, 1931).

Il principale gene responsabile del tratto di sensibilità al PTC è il gene TAS2R38 (Kim, 2003). Codifica per un membro della famiglia dei recettori dell'amaro T2R.

3 differenti genotipi spiegano la sensibilità al PTC/PROP

PAV/AVI PTC medium-tasterAVI/AVI PTC non-taster

PAV/PAV PTC super-taster (<1.0 x 10-4 mol/l)

T2R38 Protein

P/A

49

A/V

262

V/I

296

Questo gene spiega fino al 55-80% della variabilità nella sensibilità al PTC.

E. Feeney. The impact of bitter perception and genotypic variation of TAS2R38 on food choice. Nutrition Bulletin Volume 36, Issue 1, pages 20–33, March 2011

Distribuzione dei genotipi PAV e AVI in differenti aree geografiche/ gruppi etnici

(Cavalli-Sforza et al., 1994) (Kim et al., 2004)

I TASTERS di solito non amano..

ISOFLAVONOIDI

ISOTIOCIANATI CATECHINEANTOCIANINE

I TASTERS di solito non amano..

ISOUMOLONICHININO

TANNINI

CAFFEINA

NARINGINA

I TASTERS sono solitamente più sensibili ed evitano:

DOLCE PICCANTE

GRASSO

I NON-TASTERS preferiscono

proporre cibi amari con preparazioni che ne smorzino l’amaro

TAS2R38 PAV/PAV o PAV/AVI = “taster”

stimolare una dieta variata

misure di uso comune per i condimenti

TAS2R38 AVI/AVI = “non-taster”

Focalizzare porzioni

Nei mammiferi la percezione del dolce è mediata per lo più da un singolo recettore composto da 2 subunità TAS1R2 e TAS1R3

- Mainland Jd et al.Taste perception: how sweet it is (to be transcribed by you). Curr Biol. 2009 Aug 11;19(15):R655-6.- Eny KM et al. Genetic variation in TAS1R2 (Ile191Val) is associated with consumption of sugars in overweight and obese individuals in 2 distinct populations. Am J Clin Nutr. 2010 Dec;92(6):1501-10. Epub 2010 Oct 13.

Una variante della regione che regola l'espressione del gene TAS1R3 conferisce una ridotta sensibilità al sucrosio

spiega circa il 30-40% della sensibilità al dolce

Frequente Africa sub-sahhariana

Ile191Val variante in associata al consumo abituale di zuccheri in soggetti sovrappeso ed obesi. I soggetti con genotipo Ile/Ile hanno un consumo di zuccheri superiore.

La variazione è associata ad un BMI maggiore.

IL GUSTO DOLCE

La percezione del gusto dolce e molto complessa: fortemente correlata all'omeostasi energetica e a complessi meccanismi di processamento centrale e periferico del segnale.

La preferenza ed il consumo di dolci associate a variazioni in geni implicati nella risposta periferica e centrale al dolce

GNAT3GLUT2DRD2Leptina e LEPR

Bachmanov A ET AL. Genetics of sweet taste preferences. Flavour Fragr J. 2011 July ; 26(4): 286–294.

Il gusto UMAMINei mammiferi la percezione del gusto umami è mediata per lo più da un singolo recettore composto da 2 subunità TAS1R1 e TAS1R3

Ligandi : L-glutammato, L-aspartato

Identificate varianti geniche in entrambe le subunità in grado di modificare la percezione. Dati contrastanti nelle diverse popolazioni.

Shigemura N et al. Genetic and molecular basis of individual differences in human umami taste perception. PLoS One. 2009 Aug 21;4(8):e6717.

I modelli animali dimostrano come ci sia una variabilità percettiva associata a variazioni genetiche

Il gusto SALATO, l'ASPRO ed il GRASSO

Poche informazioni sulla genetica nell'uomo

Forte influenza dei fattori ambientali

Nirupa Chaudhari and Stephen D. Roper The cell biology of taste.Vol. 190 No. 3, August 9, 2010. Pages 285–296.

2834 partecipanti appartenenti a popolazioni isolate italiane• Carlantino (735)• Parco genetico FVG (1005)• Val Borbera (1094)

Val Borbera.

.Carlantino

FVG Genetic Park

.700 campioni appartenenti a 18 comunità lungo la via della seta

LA GENETICA DEL GUSTO.......

Correlare fattori genetici e

-sensibilità al gusto amaro

-preferenze alimentari

-consumi

Valutare l'influenza della variabilità genetica su specifiche preferenze alimentari correlandole a tratti complessi (predisposizione a patologie)

LO SCOPO

• Dati nutrizionali (EPIC)

• Preferenze alimentari

• Test del gusto (PROP e NaCl)

• Dati anamnestici

I DATI

ANALISI GENETICA

Analisi di 370mila varianti del dna per ciascun soggetto (Genotyping 370k illumina chip)

Per ciascuna popolazione al momento sono stai effettuate 110 analisi GWAS correlando

fenotipo~sesso+età+variazione genetica

I risultati sono stati considerati complessivamente per mezzo di una metanalisi

IL FENOTIPO GUSTO NEGLI ISOLATI GENETICI ITALIANI.....

Carlantino Val Borbera Parco genetico FVG0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Non TasterTaster

La correlazione fenotipo-genotipo TAS2R38 spiga circa il 70% del fenotipo taster, come da letteratura

Georgia Azerbaijan Urbekistan Kazakistan Tajikistan

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

FREQUENZA SUPER-TASTER VIA DELLA SETA

Regione

Pe

rce

ntu

ale

IL FENOTIPO SUPER-TASTER LUNGO LA VIA DELLA SETA....

VARIAZIONI GENETICHE E PREFERENZE ALIMENTARI 4 risultati altamente significativi (p<5x10-8)

20 associazioni interessanti (p<5x10-7)

Tè caldoRavanelli

Melanzane Limone Carciofi Marzapane Asparagi MozzarellaOlive nere Succo d'arancia Broccoli PancettaGelato Peperoncino Cicoria Yogurt bianco Fontina RadicchioGorgonzola Vino rosso Grappa Latte intero

Piselli, formaggio, anguria, fave..Vodka e vino

bianco

Ringraziamenti

Terramadre communities

who participated to the

project

Institute for Maternal and Child Health, IRCCS “Burlo Garofolo”,

University of Trieste Italy

Prof. Paolo GaspariniPio D’Adamo

Nicola Pirastu Carmela Lanzara

Emmanouil AthanasakisSheila Ulivi

Giorgia Girotto

Partners

Dept. of Food Science, Rutgers University, New Bruswick

NJ, USAProf. Beverly J Tepper