La génétique d'un goût amer...
Cet atelier de bioinformatique
est un complément à l'activité
PCR (sensibilité au PTC) proposée par BiOutils
Historique:
Dans les années 30, le chimiste Arthur Fox synthétise le composé
PTC
(
PhénylThioCarbamide)
, un composé amer produit entre autre
par le
brocoli.
L’un de ses collègues se plaint de l’amertume du produit alors que lui-même
ne sent rien. Il est ainsi le premier à mettre en évidence la différence de
sensibilité au PTC au sein de la
population.
Quelques années plus tard, une étude menée par Albert Blakeslee
(PNAS,
1935) a montré que l’incapacité à sentir le PTC est
un
trait génétique récessif (
plus
d'info)
En moyenne,
75 % des individus sont
sensibles au goût amer PTC.
Le séquençage du
gène TAS2R38 en
2003 a permis de mettre en évidence les variations génétiques qui sont
associées au phénotype 'sensible' et 'non sensible' au PTC.
Remarques:
1) il existe beaucoup d'autres molécules conférant un goût amer... et au
moins une trentaine de gènes 'récepteurs'....On parle ici de la génétique
du goût amer de la molécule PTC, reconnue par le récepteur TAS2R38....
2) il existe de nombreuses variations
génétiques dans la séquence ADN du récepteur TAS2R38, dont certaines
ne sont pas encore connues et pourraient également affecter le
phénotype 'sensible' et 'non sensible' au PTC. Ces variations génétiques
additionnelles pourraient expliquer certaines absences de corrélation
observées entre le génotype et le phénotype (Chem.
Senses, 2013)
3) il semblerait que les variations
génétiques associées avec le
phénotype 'sensible' et 'non sensible' au PTC soient également associées
avec des risques de développer certaines maladies. Des questions éthiques
se posent donc...(publication
2015)
Activité 1: Sur quel
chromosome est localisé le gène TAS2R38 ?
Voici un morceau de la séquence du gène TAS2R38
tagtgaagaggcaggcactgagcaacagtgattgtgtgctgctgt
Approche bioinformatique:
* Copier/coller la séquence ADN dans l'outil
'BLAT'
* Cliquer sur 'submit'
* Page 'BLAT Search Result': Choisir le meilleur score (un match qui couvre
la séquence en entier) et cliquer sur 'browser'
- Sur quel chromosome est localisé cette séquence ?
- Amusez-vous à 'écrire' une séquence au hasard (d'environ 30
lettres), toujours avec un alphabet de 4 lettres (a,t,g,c) dans 'BLAT'
:
la retrouvez-vous
dans notre génome ? et dans le génomes des autres animaux ?
Activité 2: Identifier les
variations génétiques associées avec la sensibilité au PTC
Voici les séquences ADN du gène TAS2R38 de 2 individus qui ne sont pas
sensibles au PTC et de 2 individus sensibles au PTC .
>sensible1
atgttgactc taactcgcat ccgcactgtg tcctatgaag tcaggagtac atttctgttc
atttcagtcc tggagtttgc agtggggttt ctgaccaatg ccttcgtttt cttggtgaat
ttttgggatg tagtgaagag gcagccactg agcaacagtg attgtgtgct gctgtgtctc
agcatcagcc ggcttttcct gcatggactg ctgttcctga gtgctatcca gcttacccac
ttccagaagt tgagtgaacc actgaaccac agctaccaag ccatcatcat gctatggatg
attgcaaacc aagccaacct ctggcttgct gcctgcctca gcctgcttta ctgctccaag
ctcatccgtt tctctcacac cttcctgatc tgcttggcaa gctgggtctc caggaagatc
tcccagatgc tcctgggtat tattctttgc tcctgcatct gcactgtcct ctgtgtttgg
tgctttttta gcagacctca cttcacagtc acaactgtgc tattcatgaa taacaataca
aggctcaact ggcagaataa agatctcaat ttattttatt cctttctctt ctgctatctg
tggtctgtgc ctcctttcct attgtttctg gtttcttctg ggatgctgac tgtctccctg
ggaaggcaca tgaggacaat gaaggtctat accagaaact ctcgtgaccc cagcctggag
gcccacatta aagccctcaa gtctcttgtc tcctttttct gcttctttgt gatatcatcc
tgtgctgcct tcatctctgt gcccctactg attctgtggc gcgacaaaat aggggtgatg
gtttgtgttg ggataatggc agcttgtccc tctgggcatg cagccgtcct gatctcaggc
aatgccaagt tgaggagagc tgtgatgacc attctgctct gggctcagag cagcctgaag
gtcagagccg accacaaggc agattcccgg acactgtgct ga
>nonsensible1
atgttgactc taactcgcat ccgcactgtg tcctatgaag tcaggagtac atttctgttt
atttcagtcc tggagtttgc agtggggttt ctgaccaatg ccttcgtttt cttggtgaat
ttttgggatg tagtgaagag gcaggcactg agcaacagtg attgtgtgct gctgtgtctc
agcatcagcc ggcttttcct gcatggactg ctgttcctga gtgctatcca gcttacccac
ttccagaagt tgagtgaacc actgaaccac agctaccaag ccatcatcat gctatggatg
attgcaaacc aagccaacct ctggcttgct gcctgcctca gcctgcttta ctgctccaag
ctcatccgtt tctctcacac cttcctgatc tgcttggcaa gctgggtctc caggaagatc
tcccagatgc tcctgggtat tattctttgc tcctgcatct gcactgtcct ctgtgtttgg
tgctttttta gcagacctca cttcacagtc acaactgtgc tattcatgaa taacaataca
aggctcaact ggcagaataa agatctcaat ttattttatt cctttctctt ctgctatctg
tggtctgtgc ctcctttcct attgtttctg gtttcttctg ggatgctgac tgtctccctg
ggaaggcaca tgaggacaat gaaggtctat accagaaact ctcgtgaccc cagcctggag
gcccacatta aagccctcaa gtctcttgtc tcctttttct gcttctttgt gatatcatcc
tgtgttgcct tcatctctgt gcccctactg attctgtggc gcgacaaaat aggggtgatg
gtttgtgttg ggataatggc agcttgtccc tctgggcatg cagccatcct gatctcaggc
aatgccaagt tgaggagagc tgtgatgacc attctgctct gggctcagag cagcctgaag
gtaagagccg accacaaggc agattcccgg acactgtgtt ga
>sensible2
atgttgactc taactcgcat ccgcactgtg tcctatgaag tcaggagtac atttctgttc
atttcagtcc tggagtttgc agtggggttt ctgaccaatg ccttcgtttt cttggtgaat
ttttgggatg tagtgaagag gcagccactg agcaacagtg attgtgtgct gctgtgtctc
agcatcagcc ggcttttcct gcatggactg ctgttcctga gtgctatcca gcttacccac
ttccagaagt tgagtgaacc actgaaccac agctaccaag ccatcatcat gctatggatg
attgcaaacc aagccaacct ctggcttgct gcctgcctca gcctgcttta ctgctccaag
ctcatccgtt tctctcacac cttcctgatc tgcttggcaa gctgggtctc caggaagatc
tcccagatgc tcctgggtat tattctttgc tcctgcatct gcactgtcct ctgtgtttgg
tgctttttta gcagacctca cttcacagtc acaactgtgc tattcatgaa taacaataca
aggctcaact ggcagaataa agatctcaat ttattttatt cctttctctt ctgctatctg
tggtctgtgc ctcctttcct attgtttctg gtttcttctg ggatgctgac tgtctccctg
ggaaggcaca tgaggacaat gaaggtctat accagaaact ctcgtgaccc cagcctggag
gcccacatta aagccctcaa gtctcttgtc tcctttttct gcttctttgt gatatcatcc
tgtgctgcct tcatctctgt gcccctactg attctgtggc gcgacaaaat aggggtgatg
gtttgtgttg ggataatggc agcttgtccc tctgggcatg cagccgtcct gatctcaggc
aatgccaagt tgaggagagc tgtgatgacc attctgctct gggctcagag cagcctgaag
gtaagagccg accacaaggc agattcccgg acactgtgct ga
>nonsensible2
atgttgactc taactcgcat ccgcactgtg tcctatgaag tcaggagtac atttctgttc
atttcagtcc tggagtttgc agtggggttt ctgaccaatg ccttcgtttt cttggtgaat
ttttgggatg tagtgaagag gcaggcactg agcaacagtg attgtgtgct gctgtgtctc
agcatcagcc ggcttttcct gcatggactg ctgttcctga gtgctatcca gcttacccac
ttccagaagt tgagtgaacc actgaaccac agctaccaag ccatcatcat gctatggatg
attgcaaacc aagccaacct ctggcttgct gcctgcctca gcctgcttta ctgctccaag
ctcatccgtt tctctcacac cttcctgatc tgcttggcaa gctgggtctc caggaagatc
tcccagatgc tcctgggtat tattctttgc tcctgcatct gcactgtcct ctgtgtttgg
tgctttttta gcagacctca cttcacagtc acaactgtgc tattcatgaa taacaataca
aggctcaact ggcagaataa agatctcaat ttattttatt cctttctctt ctgctatctg
tggtcagtgc ctcctttcct attgtttctg gtttcttctg ggatgctgac tgtctccctg
ggaaggcaca tgaggacaat gaaggtctat accagaaact ctcgtgaccc cagcctggag
gcccacatta aagccctcaa gtctcttgtc tcctttttct gcttctttgt gatatcatcc
tgtgttgcct tcatctctgt gcccctactg attctgtggc gcgacaaaat aggggtgatg
gtttgtgttg ggataatggc agcttgtccc tctgggcatg cagccatcct gatctcaggc
aatgccaagt tgaggagagc tgtgatgacc attctgctct gggctcagag cagcctgaag
gtcagagccg accacaaggc agattcccgg acactgtgct ga
Comparer ces 4 séquences et localiser
les variations qui sont uniquement et systématiquement associées avec la
sensibilité au PTC
...vous pouvez le faire manuellement, à l'oeil ou avec l'aide d'acétates
(pour les plus motivés, courage...)
Approche bioinformatique:
Construire un alignement des 4 séquences à l'aide d'un outil
bioinformatique:
* Copier/Coller les 4 séquences (inclue la ligne '>') dans l'outil d'
alignement d'UniProt
* Cliquer sur l'icône 'align'
* Dans la colonne de droite: sélectionner 'Similarity'.
Résultats
de l'alignement
Interprétation des
résultats et conclusion
Pour aller plus loin....
Répartition
de la variation 145 g -> c (appelée 'SNP rs713598') dans la
population humaine
Activité 3: De l'ADN aux protéines....
La protéine TAS2R38, comme toutes les protéines, est composée d'une
succession d'acides aminés (pdf);
(plus d'info))
3 'lettres ADN' (un codon) correspondent à 1 'lettre acide aminé' selon le
code génétique ci-dessous:
Voici les séquences
ADN du gène TAS2R38 d'un individu qui n'est pas sensible au PTC et d'un
individu sensible au PTC:
>nonsensible1_NonTaster
atgttgactc taactcgcat ccgcactgtg tcctatgaag tcaggagtac atttctgttt
atttcagtcc tggagtttgc agtggggttt ctgaccaatg ccttcgtttt cttggtgaat
ttttgggatg tagtgaagag gcaggcactg agcaacagtg attgtgtgct gctgtgtctc
agcatcagcc ggcttttcct gcatggactg ctgttcctga gtgctatcca gcttacccac
ttccagaagt tgagtgaacc actgaaccac agctaccaag ccatcatcat gctatggatg
attgcaaacc aagccaacct ctggcttgct gcctgcctca gcctgcttta ctgctccaag
ctcatccgtt tctctcacac cttcctgatc tgcttggcaa gctgggtctc caggaagatc
tcccagatgc tcctgggtat tattctttgc tcctgcatct gcactgtcct ctgtgtttgg
tgctttttta gcagacctca cttcacagtc acaactgtgc tattcatgaa taacaataca
aggctcaact ggcagaataa agatctcaat ttattttatt cctttctctt ctgctatctg
tggtctgtgc ctcctttcct attgtttctg gtttcttctg ggatgctgac tgtctccctg
ggaaggcaca tgaggacaat gaaggtctat accagaaact ctcgtgaccc cagcctggag
gcccacatta aagccctcaa gtctcttgtc tcctttttct gcttctttgt gatatcatcc
tgtgttgcct tcatctctgt gcccctactg attctgtggc gcgacaaaat aggggtgatg
gtttgtgttg ggataatggc agcttgtccc tctgggcatg cagccatcct gatctcaggc
aatgccaagt tgaggagagc tgtgatgacc attctgctct gggctcagag cagcctgaag
gtaagagccg accacaaggc agattcccgg acactgtgtt ga
>sensible1_Taster
atgttgactc taactcgcat ccgcactgtg tcctatgaag tcaggagtac atttctgttc
atttcagtcc tggagtttgc agtggggttt ctgaccaatg ccttcgtttt cttggtgaat
ttttgggatg tagtgaagag gcagccactg agcaacagtg attgtgtgct gctgtgtctc
agcatcagcc ggcttttcct gcatggactg ctgttcctga gtgctatcca gcttacccac
ttccagaagt tgagtgaacc actgaaccac agctaccaag ccatcatcat gctatggatg
attgcaaacc aagccaacct ctggcttgct gcctgcctca gcctgcttta ctgctccaag
ctcatccgtt tctctcacac cttcctgatc tgcttggcaa gctgggtctc caggaagatc
tcccagatgc tcctgggtat tattctttgc tcctgcatct gcactgtcct ctgtgtttgg
tgctttttta gcagacctca cttcacagtc acaactgtgc tattcatgaa taacaataca
aggctcaact ggcagaataa agatctcaat ttattttatt cctttctctt ctgctatctg
tggtctgtgc ctcctttcct attgtttctg gtttcttctg ggatgctgac tgtctccctg
ggaaggcaca tgaggacaat gaaggtctat accagaaact ctcgtgaccc cagcctggag
gcccacatta aagccctcaa gtctcttgtc tcctttttct gcttctttgt gatatcatcc
tgtgctgcct tcatctctgt gcccctactg attctgtggc gcgacaaaat aggggtgatg
gtttgtgttg ggataatggc agcttgtccc tctgggcatg cagccgtcct gatctcaggc
aatgccaagt tgaggagagc tgtgatgacc attctgctct gggctcagag cagcctgaag
gtcagagccg accacaaggc agattcccgg acactgtgct ga
Question:
Les 3 variations dans l'ADN modifient-elles la séquence de la protéine
TAS2R38 ?
- Traduire manuellement
les séquences en utilisant le code génétique (courage...seulement les 5
premiers acides aminés...)
Approche bioinformatique
* Copier/coller les 2 séquences
ADN (inclue la ligne '>') dans l'outil 'EMBOSS
Transeq'; cliquer sur le bouton vert 'submit'
* Copier/coller les 2
séquences traduites (inclue la ligne '>') dans l'outil d'alignement d'UniProt
!!!!! enlever le signe '*' qui se trouve à la fin des 2
séquences....
* Cliquer sur l'icône 'align'
* Dans la colonne de droite: sélectionner 'Similarity'.
Réponse: les 3 variations qui modifient le phénotype 'sensibilité
au PTC' conduisent à un changement d'acide aminé dans la séquence de la
protéine TAS2R38 (résultats)
Activité 4: TAS2R38 est-il spécifique à l'être
humain ?
Voici la séquence en acide aminé de la protéine TAS2R38 humaine
MLTLTRIRTVSYEVRSTFLFISVLEFAVGFLTNAFVFLVNFWDVVKRQALSNSDCVLLCL
SISRLFLHGLLFLSAIQLTHFQKLSEPLNHSYQAIIMLWMIANQANLWLAACLSLLYCSK
LIRFSHTFLICLASWVSRKISQMLLGIILCSCICTVLCVWCFFSRPHFTVTTVLFMNNNT
RLNWQIKDLNLFYSFLFCYLWSVPPFLLFLVSSGMLTVSLGRHMRTMKVYTRNSRDPSLE
AHIKALKSLVSFFCFFVISSCAAFISVPLLILWRDKIGVMVCVGIMAACPSGHAAILISG
NAKLRRAVMTILLWAQSSLKVRADHKADSRTLC
Question:
- Cette protéine est-elle spécifique à l'être humain ?
Approche bioinformatique:
Faire un 'BLAST'
contre une banque de données de protéines appelée UniProtKB
Info technique: BLAST est un outil bioinformatique qui permet de
comparer la séquence d'une protéine avec des millions d'autres séquences
contenues dans les banques de données et de retrouver, si elles
existent, celles qui lui ressemblent le plus, en quelques secondes. On
peut ainsi rapidement savoir si une protéine existe dans une espèce
donnée.
* Copier/coller la séquence dans l'outil 'BLAST'
* Sélectionner 'Database = UniProtKB/Swiss-Prot'
* Cliquer sur le bouton 'BLAST'
* Rechercher les images correspondant au nom latin des différentes espèces
sur Google
Le goût amer et l'évolution....
- Les herbivores doivent pouvoir manger un maximum de végétaux
différents, même les plus amers. Ils sont de façon générale moins
sensibles au goût amer que les omnivores: ils possèdent moins de gènes
'sensibles' à l'amertume....
- Il semblerait que le chimpanzé soit sensible au goût amer du PTC....
- Il semblerait que l'on retrouve plus d'individus sensibles au goût
amer parmi les non fumeurs....
- Une étude récente a montré que les adolescents en surpoids sont
généralement moins sensibles aux différents goûts amers que les
autres (publication).
Le génotype 'sensibilité au goût amer' fait partie de la série de tests
proposés par le site 23andme
(analyse de votre génome pour 99 dollards).
Vous obtenez entre autre l'analyse de quelques mutations 'populaires' (résultats), mais aussi
la probabilité d'avoir la maladie d'Alzheimer ou le diabète de type II (exemple de résultats)...
Les limites des tests
génétiques....
Tous les individus homozygotes tt ne sentent pas le goût amer du PTC. Les
individus hétérozygotes (Tt) et homozygotes TT devraient
sentir le goût amer, mais ce n'est, dans la réalité, pas toujours le cas.
D'autres facteurs génétiques ou environnementaux encore inconnus
interviennent ....
Activité 5: www.chromosomewalk.ch
www.chromosomewalk.ch
est une exposition virtuelle pour (re)découvrir le monde des gènes, des
protéines et de la bioinformatique....
Depuis la liste
des chromosomes humains: rechercher 'TAS2R38'
- Sur quel chromosome se trouve le gène TAS2R38 ?
- Quelle est la taille de ce chromosome (nombre de nucléotide et cm)
?
- Combien de gènes contient ce chromosome ?
Vérifiez que vous êtes de vrais experts : quiz
expert !
Présentation Intro_TecDay (pdf)
Pour nous contacter...