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迄今最大规模人类嗅觉GWAS研究揭示基因变异可影响对鱼腥味的感知

来源:Jón Gústafsson, deCODE Genetics - Amgen Inc

不同人对于不同气味的感受是不同的。就像有些人认为鱼腥味刺鼻且令人不愉快,有些人觉得香菜气味难闻,还有些人十分喜欢榴莲的“香味”。
事实上,我们感知气味的能力是通过855个嗅觉受体基因编码的嗅觉受体(OR)实现的。OR基因的特征是异常高的DNA序列多样性,这会引起个体气味感知和行为上的差异。但人类中约有一半OR基因被认为功能缺乏,只有约400个OR基因表现出活性。目前,人类中丢失这么多嗅觉基因的原因仍然是个谜。而对于剩余活性基因的变异如何影响个体嗅觉的差异。在这种不寻常的基因类别中,遗传序列多样性又如何转化为感知和行为?

文章发表在Current Biology

在近日发表在Current Biology上的一篇文章中,冰岛大学与deCODE公司团队联合进行了一项迄今为止最大的人类嗅觉基因全基因组关联研究(GWAS),进一步探讨了这一问题。结果显示,研究队列基因组中的TAAR5基因变异可影响人们对鱼腥味强度和不适度的感知,部分个体携带的特定TAAR5基因突变可使其感知的鱼腥味减弱。此外,该研究还发现了其他基因突变,这些突变可增强个体辨别甘草和肉桂气味的能力。文章题为“Sequence Variants in TAAR5 and Other Loci Affect Human Odor Perception and Naming”。

文章第一作者及共同通讯作者、deCODE Genetics公司和冰岛大学Rosa Gisladottir博士表示:“该研究发现了影响我们对鱼、甘草和肉桂气味的感知和描述方式的序列变体。由于我们的嗅觉对味觉的感知非常重要,这些变体可能会影响我们是否喜欢含有这些气味的食物。”

这项新研究共对冰岛9122名个体的基因组进行了GWAS分析,以寻找影响气味感知的OR基因变异。研究参与者对闻到的不同气味进行命名描述,并对其强度和愉快程度评分。检测气味包括甘草、肉桂、鱼、柠檬、薄荷和香蕉的主要成分。

图:研究参与者进行嗅觉测试。来源:Jón Gústafsson, deCODE Genetics - Amgen Inc

通过分析基因位点,研究团队确定了与气味的感知和描述差异有关的变异,并在另外2204名冰岛人中证实了这一发现。与气味感知有关的变体之一是在一个称为TAAR5的非典型嗅觉受体基因中发现的。结果显示TAAR5的低频错义突变与降低的鱼腥味强度等级之间存在关联,可影响个体对鱼腥味的感知和描述方式。

令人惊讶的是,在气味测试中,携带特定TAAR5基因变体的个体更有可能在测试鱼腥味时或者表示未闻到任何气味,或者描述为其它气味,而与海鲜无关,例如土豆、焦糖和玫瑰。

图:气味强度和命名的关联结果。(A)鱼腥味强度;(B)肉桂命名描述;(C)甘草强度;(D)甘草命名描述。来源:Current Biology

研究团队认为,这是第一个显示该基因在人类中重要作用的发现。TAAR5可编码微量胺相关受体TAAR家族的G蛋白偶联受体(GPCR)。该受体在脊椎动物的嗅觉上皮细胞中起化学感觉受体的作用,可检测挥发性和通常为厌恶性的胺。目前没有关于TAAR5序列变异影响人类嗅觉感知的报道。

Gisladottir评论道:“这种基因变异的携带者对鱼腥味的感知并不那么强烈或令人不快,也不太可能准确地说出它的名字。关于TAAR5在对鱼腥味厌恶反应中的作用已进行了许多动物研究。该研究发现将其影响扩展到了人类的气味感知和行为。”

图:与气味强度或命名相关的序列变体的区域图。(A)与鱼腥味强度相关的TAAR5变体;(B)与肉桂的命名相关的基因变体;(C)OR6C70变体与甘草的感知强度有关。来源:Current Biology

此外,研究团队还发现了与典型嗅觉基因有关的变体。其中OR6C70基因变体可影响个体对甘草气味的感知能力。携带这种变体的个体对甘草气味的感知更强烈,更令人愉快,并能更准确地命名。有趣的是,这种变异在东亚比在欧洲更常见。此外,基因间变体rs317787-T可使个体更强烈的感知肉桂气味,并进行准确地命名。

该研究结果表明,TAAR5基因型变异会影响人类的气味感知,并突显了嗅觉基因中的序列多样性会导致部分嗅觉能力增强或减弱。研究团队表示,如果再加上等位基因频率方面的地理差异证据,这就增加了一种可能性,即人类嗅觉受体基因中影响嗅觉的部分序列差异仍受到自然选择的压力。研究团队将继续收集有关人气味感知的数据,并计划使用同样的测试来分析更多的嗅觉缺陷。

参考资料:

1. Sequence Variants in TAAR5 and Other Loci Affect Human Odor Perception and Naming. Current Biology, 2020, DOI:https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.09.012

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(20)31343-9#secsectitle0015

2. A Nasty Niff or Passably Pleasant ? Study Finds Genetic Variation in How We Perceive Fishy Smells

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本文由 测序中国 作者:陈初夏 发表,转载请注明来源!

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