การชิม PTC

การทดสอบรสชาติ PTCเป็นตัวบ่งชี้ทางพันธุกรรม แบบคลาสสิก ในการศึกษา พันธุศาสตร์ประชากรมนุษย์

ในปี 1931 อาร์เธอร์ ฟ็อกซ์ นักเคมีจากบริษัทดูปองท์ ในเมืองวิลมิงตัน รัฐเดลาแวร์ ได้สังเคราะห์ฟีนิลไทโอคาร์บาไมด์ (PTC) นักวิจัยบางคนรายงานว่ารู้สึกถึงรสขมเมื่อเข้าไปในห้องทดลองของเขา ในขณะที่คนอื่นๆ รวมถึงตัวฟ็อกซ์เอง ไม่ได้รู้สึกเช่นนั้น^{[ 1 ]}การศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้โดย LH Snyder ในปี 1931 นำไปสู่ข้อสรุปว่าการไม่สามารถรับรส PTC ได้นั้นเป็นลักษณะด้อย^{[ 2 ]} ในปี 1932 อัลเบิร์ต เบลคสลี ได้ทำการศึกษาขนาดใหญ่เกี่ยวกับการถ่ายทอดลักษณะการรับรส PTC ภายในครอบครัว ซึ่งสรุปได้ว่าความไวในการรับรส PTC มีแนวโน้มที่จะเป็นลักษณะทางพันธุกรรมแบบเมนเดลที่ซับซ้อน ซึ่งความแปรปรวนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับยีนตำแหน่งเดียว อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้ว่ายีนอื่นๆ อีกไม่กี่ตัวก็มีผลเล็กน้อยเช่นกัน^{[ 3 ]}

ในปี พ.ศ. 2482 Fisher และคณะพบว่าความถี่ทางพันธุกรรมของการรับรส PTC นั้นเหมือนกันในลิงชิมแปนซีและมนุษย์ ความคล้ายคลึงกันนี้ชี้ให้เห็นว่ายีนใดก็ตามที่ควบคุมการรับรส PTC จะต้องมีข้อได้เปรียบในการคัดเลือกบางอย่างเพื่อที่จะวิวัฒนาการและคงอยู่มาเป็นเวลาหลายล้านปีตั้งแต่ก่อนที่มนุษย์และลิงชิมแปนซีจะแยกสายพันธุ์กัน หรือวิวัฒนาการในสองเหตุการณ์ที่แยกจากกันหลังจากที่สายพันธุ์แยกตัว^{[ 4 ]}นับตั้งแต่ค้นพบว่าการรับรส PTC มีข้อได้เปรียบในการคัดเลือกตามธรรมชาติอย่างเห็นได้ชัด นักวิทยาศาสตร์จึงเริ่มตั้งสมมติฐานว่าข้อได้เปรียบนี้คือความสามารถในการรับรสสารเคมีตามธรรมชาติที่คล้ายกับ PTC ช่วยให้บรรพบุรุษของมนุษย์หลีกเลี่ยงพืชมีพิษบางชนิด สารที่คล้ายกับ PTC ในปัจจุบันพบได้ในผักบางชนิดจากตระกูลกะหล่ำปลี ( Brassicaceae ) เช่น บรอกโคลีและกะหล่ำดาว^{[ 5 ]}

ในปี พ.ศ. 2493 วิลเลียม บอยด์ พบหลักฐานว่ายีนเดียวกันที่ควบคุมการรับรส PTC ยังควบคุมการ "รับรส" ของสารประกอบอื่นที่ทำหน้าที่เป็นยาต้านไทรอยด์คล้ายกับที่พบในพืชกะหล่ำปลี^{[ 6 ]}แม้จะมีหลักฐานที่น่าเชื่อถือมากมายว่าผู้ที่ "รับรส" PTC ได้มีความได้เปรียบในการคัดเลือกเหนือผู้ที่ "ไม่รับรส" แต่ก็ไม่มีคำอธิบายสำหรับสัดส่วนที่คงที่ของผู้ที่ "ไม่รับรส" ในประชากรมนุษย์และลิงชิมแปนซี จนกระทั่งนักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าผู้ที่มีฟีโนไทป์ "ไม่รับรส PTC" สามารถรับรสสารประกอบรสขมที่ "รับรส PTC ได้" ไม่สามารถรับรสได้ สารประกอบนี้คือน้ำจาก พืช แอนติเดสมาและที่น่าสังเกตคือ การศึกษานี้พบความสัมพันธ์ผกผันอย่างสมบูรณ์ระหว่างการรับรส PTC และแอนติเดสมา^{[ 7 ]}ผลลัพธ์เหล่านี้ได้รับการยืนยันซ้ำอีกครั้งในปี 2548 โดยทีมวิจัยอีกทีมหนึ่งที่พบความสัมพันธ์ผกผันเดียวกันระหว่างการรับรส PTC และ antidesma ^{[ 8 ]}อย่างไรก็ตาม ในปี 2561 Davide Risso และเพื่อนร่วมงานได้ขยายความสัมพันธ์นี้ออกไปเมื่อพวกเขาค้นพบความแตกต่างที่น่าสนใจจากการศึกษาครั้งก่อน สิ่งที่พวกเขาพบคือดูเหมือนจะมีประชากรกลุ่มเล็กๆ ที่สามารถรับรสทั้ง "PTC" และ antidesma ให้มีรสขมได้^{[ 9 ]}การค้นพบนี้อาจบ่งชี้ถึงข้อได้เปรียบที่เป็นไปได้สำหรับเฮเทอโรไซโกตเนื่องจากความสามารถในการรับรสสารประกอบขมทั้งสองชนิด

ในปี 1999 Mark Hoon และทีมวิจัยได้ค้นพบตระกูลยีนที่เข้ารหัสตัวรับรส โดยเฉพาะรส "ขม" ซึ่งพวกเขาเรียกว่าตระกูลยีน TAS2R ตำแหน่งของยีน (หรือยีนต่างๆ) ที่ควบคุมการรับรส PTC นั้นสันนิษฐานว่าเป็นส่วนหนึ่งของตระกูลยีน TAS2R นี้ ในปี 2003 Dennis Draynaและเพื่อนร่วมงานของเขาที่สถาบันสุขภาพแห่งชาติ (NIH) ^{[ 10 ]}รวมถึงทีมวิจัยที่นำโดย Un-kyung Kim ^{[ 11 ]}ได้ค้นพบว่าการเปลี่ยนแปลงที่ ตำแหน่งยีน TAS2R38เป็นสาเหตุหลักของความแปรปรวนในความไวในการรับรส PTC (50–80%)

มีการเสนอว่าตัวรับรสและกลิ่นถูกควบคุมโดยTAS2R38ซึ่งเป็นยีนที่มีอินทรอนขนาดเล็กประมาณ 1000 นิวคลีโอไทด์ มันเป็นสมาชิกของตระกูลตัวรับแบบ G โปรตีนคู่หรือตัวรับ แบบ 7 ทรานส์เมมเบรนครอสรีเซปเตอร์ การจับกันของลิแกนด์กับบริเวณนอกเซลล์ของตัวรับจะทำให้เกิดศักย์ไฟฟ้ากระตุ้นซึ่งส่งกระแสประสาทไปยังคอร์เทกซ์รับความรู้สึกในสมอง ซึ่งจะถูกตีความว่าเป็นรสขม

วิธีนี้ช่วยให้สามารถทดสอบหาSNPที่ตำแหน่ง 145 ซึ่งมีความสัมพันธ์สูงสุดกับโพลีมอร์ฟิซึมของตัวอย่าง 3 ตัวได้ การทดสอบนี้แยก DNA จากเซลล์แก้มโดยใช้น้ำยาบ้วนปากผสมเกลืออย่างง่าย และเพิ่มปริมาณส่วนหนึ่งของยีนTAS2R38ชิ้นส่วนที่เพิ่มปริมาณแล้ว (แอมพลิคอน) จะถูกนำไปบ่มกับเอนไซม์ตัดจำเพาะHaeIII ซึ่งประกอบด้วย SNP ในลำดับการจดจำ GGCC HaeIII จะตัดอัลลีลรับรส (ที่มีลำดับ GGCC) ทำให้เกิด โพลีมอร์ฟิซึมความยาวและสามารถแยกอัลลีลทั้งสองออกจากกันได้ง่ายในเจลอะกาโรส

โดยทั่วไปแล้ว ผู้ที่ไม่สามารถรับรสได้ (dd) เกือบทั้งหมดจะไม่สามารถรับรส PTC ได้ ในขณะที่ผู้ที่มีจีโนไทป์แบบโฮโมไซกัสที่รับรสได้ ( TT ) อาจรายงานว่าไม่สามารถรับรสสารเคมีนี้ได้หรือมีความสามารถในการรับรสที่อ่อนแอ จีโนไทป์แบบเฮเทโรไซกัส( Tt ) มี ลักษณะที่ "รั่วไหล" มากที่สุด เนื่องจากความสามารถในการรับรสที่ลดลงหรือไม่มีเลยนั้นค่อนข้างพบได้บ่อย ซึ่งในทางวิชาการเรียกว่าผลกระทบแบบเฮเทโรไซกัส

ในปี พ.ศ. 2492 แฮร์ริสและคาลมัสได้พัฒนาวิธีการจำแนกความแตกต่างของสิ่งเร้าเกณฑ์สองโมดอลสำหรับการรับรสPTCพวกเขาเสนอชุดสารละลาย 13 ชนิดของสารเหล่านี้โดยใช้น้ำแบบอนุกรมโดยลดความเข้มข้นลงครึ่งหนึ่งจากความเข้มข้นเริ่มต้นที่ 0.13% เพื่อให้สารละลายในการทดสอบครั้งสุดท้ายมีโมเลกุลของสารนี้เพียงไม่กี่โมเลกุล น้ำบริสุทธิ์ถูกใช้เป็นของเหลวทดสอบที่สิบสี่เพื่อใช้เป็นตัวควบคุม การจำแนกความแตกต่างระหว่างฟีโนไทป์ สองแบบ ของ "ผู้รับรส" และ "ผู้ไม่รับรส" เกิดขึ้นกับสารละลายที่ห้า จากนั้นสมมติว่าภาวะสองลักษณะแบบมีเงื่อนไขถูกควบคุมโดยอัลลีล สองตัว ของ ตำแหน่ง ยีน ที่เกี่ยวข้อง อัลลีลที่ควบคุมการไม่มีความไวต่อการรับรส PTC จะเป็นโฮโมไซโกตแบบด้อย^{[ 12 ] [ 13 ]}

• การทดสอบขยายขอบเขตโซลูชันตามแบบของแฮร์ริสและคาลมัส

แม้ว่ามุมมองทางพันธุกรรมเกี่ยวกับความไวในการรับรส PTC ของแต่ละบุคคลจะเปลี่ยนแปลงไป แต่ในทางปฏิบัติแล้ว ข้อมูลปัจจุบันเกือบทั้งหมดเกี่ยวกับความสามารถในการรับรส PTC (หรือไม่สามารถรับรส PTC) ของสารบางชนิดนั้น มาจากงานวิจัยของ Harris และ Kalmus และการวิจัยดังกล่าวก็ยังคงถูกนำมาใช้ นี่อาจเป็นเพราะยังไม่มีการเสนอวิธีการที่ดีกว่าสำหรับโครงการ พันธุศาสตร์ประชากร ขนาดใหญ่