Del fenotipo al genotipo: estudiamos el gen TAS2R38

En el cuarto curso de ESO estudiamos por primera vez la herencia biológica, la capacidad que tenemos los seres vivos de transmitir a la descendencia determinados caracteres. Algunos de ellos siguen patrones de herencia sencillos, es lo que conocemos como herencia mendeliana, y dentro de estos, algunos son muy fácilmente apreciables. Uno de ellos es la capacidad de reconocer el sabor amargo de una sustancia, la feniltiocarbamida o feniltiourea (PTC). Hay personas que al probar las tiras impregnadas en esta sustancia captan un sabor fuertemente amargo mientras que otras no notan absolutamente nada. Y como decimos, en un porcentaje muy elevado de los casos, el carácter presenta una herencia mendeliana simple. 

Tras la expresión de cada carácter existe una base molecular; es decir, los rasgos obedecen a la secuencia de nucleótidos en un gen, es decir, de un fragmento de ADN. Y este es precisamente el objetivo principal de este proyecto, que nuestros estudiantes descubran a qué se debe la diferencia en la capacidad de degustar dicha sustancia a nivel génico. Ello supondría valorar la sensibilidad a ese producto en ellos y en algunas de sus familias, averiguar su modo de herencia, extraer su propio ADN y llevar a cabo los procedimientos necesarios para obtener la secuencia del gen responsable -el gen TAS2R38- en personas sensibles e insensibles  de modo que comprobasen a nivel génico donde radican las diferencias. Y ello ha sido posible gracias a la colaboración del Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra (IPBLN-CSIC) y en particular a la amabilidad de los doctores Fuencisla Matesanz y Antonio Alcina.

Iniciamos la experiencia degustando en nuestro laboratorio las tiras de PTC junto a otras son la sustancia que actúan como control. En nuestro alumnado, un 80% detecta el sabor amargo -con distintas intensidades- y un 20% no lo captan. Algunos de nuestros estudiantes pasaron el test a sus familias; en una de ellas todos eran sensibles mientras que en otra ninguno de sus miembros notaba el amargo.

Seguidamente procedimos a la extracción de ADN de nuestros estudiantes a partir de las células de al mucosa bucal. Para ello se enjuagaron la boca con agua a la que se añadió una solución de detergente al 25% (V/V) en agua con sal al 3%. Posteriormente se precipitó con alcohol muy frío. El material genético se pasó durante unos minutos a una solución de alcohol al 70% para eliminar la sal y se almacenó en agua destilada.

Extracción de ADN en el laboratorio del IES Zaidín Vergeles

La siguiente fase del proyecto tuvo lugar en el Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra. Allí la doctora Fuencisla Matesanz nos enseñó a valorar la cantidad de ADN de nuestros extractos mediante un microespectrofotómetro y pudimos comprobar que todas nuestras muestras contenían material genético; ahora bien, el espectro indicaba que contenía impurezas. Por el contrario las muestras control que nos aportó mostraban picos muy definidos propios de ADN purificado.

Midiendo la concentración de nuestros extractos de ADN con un microespectrofotómetro en el IPBLN.

Seguidamente se procedió a amplificar nuestras muestras de ADN, para lo cual nuestro estudiantes prepararon lo necesario para llevar a cabo una reacción en cadena de la polímeras (PCR) siguiendo las instrucciones de Fuencisla Matesanz. Mientras se desarrollaba el proceso el doctor Antonio Alcina nos habló de los fundamentos teóricos de la PCR y posteriormente la doctora Matesanz nos explicó los fundamentos de las técnicas de secuenciación del ADN.

Seguidamente, y tras una breve visita por algunas de las instalaciones del centro, se procedió a realizar una electroforesis para comprobar si nuestras muestras se habían amplificado correctamente.

Preparando un gel de agarosa para la electroforesis de ADN.

Introduciendo las muestras obtenidas tras la amplificación por PCR en el gel para electroforesis bajo la supervisión de la doctora Fuencisla Matesanz (IPBLN, CSIC)

Desafortunadamente los resultados no fueron satisfactorios y ninguna de nuestras muestras se amplificó correctamente. Por el contrario, las muestras control sí lo hicieron adecuadamente. A pesar de repetir de nuevo la PCR los resultados no fueron mejores, por tanto no teníamos muestras para secuenciar en gen TAS2R38..

Afortunadamente la doctora Matesanz nos proporcionó las secuencias de tres genes que correspondían a tres muestras de control, dos de ellas provenientes de individuos sensibles al sabor amargo y una de ellas insensible. Los electroferogramas de la porción del gen en la que radican las diferencias se muestran a continuación. El primero corresponde a una persona incapaz de captar el sabor amargo mientras que los dos últimos pertenecen a personas que sí lo captan. 

Electroferogramas con la secuencia de ADN del gen TAS2R38 en individuos insensibles a la PTC (figura superior) y sensibles a dicha sustancias (figuras media e inferior).

Y ya que tenemos las secuencias, sólo nos queda buscar las diferencias entre los individuos. ¿Hay alguna diferencia entre los dos gustadores? ¿Seríamos capaces de obtener las proteínas correspondientes y ver en qué aminoácido o aminoácidos radican las diferencias? Esto son algunas de las preguntas a las que tendremos que responder cuando elaboremos nuestros informes científicos; la guía para la actividad se encuentra en la página de la asignatura en la plataforma Moodle del instituto.
Nuestro más sincero agradecimiento a los doctores Fuencisla Matesanz y Antonio Alcina y al Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra (CSIC) por hacer posible está fantástica experiencia.

Referencias
PTC: The genetics of bitter taste.