Os pesquisadores descobriram uma diversidade significativa na família do gene TAS1R, responsável pela percepção do paladar nos vertebrados. Esta descoberta, derivada de uma pesquisa genômica ampla, lança luz sobre a história evolutiva dos receptores gustativos e tem aplicações potenciais no desenvolvimento de alimentos especializados para várias espécies animais.
Uma pesquisa genômica ampla descobriu uma diversidade substancial na evolução dos receptores gustativos nos vertebrados.
A percepção do paladar é um sentido crítico, desempenhando um papel fundamental na distinção de alimentos nutritivos de potenciais toxinas. Isso é exemplificado em nossa preferência por sabores doces e salgados, o que se alinha às necessidades do corpo em carboidratos e proteínas. Devido ao seu significado evolutivo, os cientistas de todo o mundo estão explorando as origens e o desenvolvimento dos receptores gustativos ao longo do tempo. A compreensão desses aspectos do comportamento alimentar em diversos organismos contribui para uma compreensão mais ampla da história da vida em nosso planeta.
Um dos sabores importantes em nossa paleta de sabores é o umami, ou sabor saboroso, que está associado a proteínas que constituem uma parte vital da dieta de muitos organismos. O receptor gustativo tipo 1 (T1R) detecta sabores doces e umami entre mamíferos. Este receptor gustativo é codificado pelo TAS1R, uma família de genes, incluindo TAS1R1, TAS1R2 e TAS1R3e vem de um ancestral comum de ossos vertebrados. No entanto, este padrão genético não é observado em peixes celacantos e cartilaginosos, onde peixes ‘taxonomicamente não colocados’ TAS1R genes foram identificados, sugerindo uma compreensão incompleta da história evolutiva dos receptores gustativos.
Descoberta de novos grupos TAS1R
Agora, no entanto, uma equipe de pesquisa liderada pelo Professor Associado Hidenori Nishihara da Universidade de Kindai e pelo Professor Yoshiro Ishimaru da Universidade de Meiji, no Japão, identificou cinco grupos novos e até então desconhecidos dentro do TAS1R família. Esta descoberta é o resultado de uma pesquisa genômica ampla de vertebrados com mandíbula, incluindo todos os principais grupos de peixes.
Um novo estudo liderado por pesquisadores da Universidade Kindai identificou cinco novos grupos de receptores umami e de sabor doce dentro da família TAS1R (TAS1R 4, 5, 6, 7 e 8) e também diversidade nos genes TAS1R2 e TAS1R3. Crédito: Hidenori Nishihara da Universidade Kindai
O estudo foi publicado em Ecologia e Evolução da Natureza em 13 de dezembro de 2023 e incluiu as contribuições do Professor Assistente Sênior Yasuka Toda da Universidade Meiji, do Professor Masataka Okabe da Escola de Medicina da Universidade Jikei, do Professor Shigehiro Kuraku do Instituto Nacional de Genética e do Professor Associado do Projeto Shinji Okada da Universidade de Tóquio.
“Nosso estudo revelou que, em comparação com a maioria dos vertebrados modernos, o ancestral vertebrado possuía mais T1Rs. Estas descobertas desafiam o paradigma de que apenas três membros da família T1R foram retidos durante a evolução”, diz o Prof.
Os novos genes receptores gustativos, denominados TAS1R4, TAS1R5, TAS1R6, TAS1R7 e TAS1R8 pelos pesquisadores, foram categorizados com base em sua distribuição entre espécies com um ancestral comum. Os pesquisadores descobriram TAS1R4 genes presentes em lagartos, axolotes, peixes pulmonados, celacantos, bichir e peixes cartilaginosos, mas ausentes em mamíferos, pássaros, crocodilianos, tartarugas e peixes teleósteos.
A chave colorida indica os nomes dos vários membros do T1R. Círculos coloridos preenchidos nos ramos indicam a presença dos membros TAS1R, enquanto círculos abertos indicam sua ausência. As setas acima dos círculos abertos indicam que o membro TAS1R foi perdido na ramificação. Crédito: Hidenori Nishihara da Universidade Kindai
Além disso, descobriu-se que o axolote, os peixes pulmonados e o celacanto tinham TAS1R5. Os pesquisadores observaram uma estreita relação evolutiva entre TAS1R5, TAS1R1, e TAS1R2, indicando uma ancestralidade compartilhada entre esses genes. Os peixes cartilaginosos possuem TAS1R6 exclusivamente. Notavelmente, os pesquisadores descobriram que TAS1R6 evoluiu a partir do mesmo gene ancestral que levou à TAS1R1, TAS1R2e TAS1R5 genes. Embora o axolote e os lagartos possuam TAS1R7, bichir e peixes pulmonados possuem TAS1R8. Os pesquisadores determinaram que esses dois genes se originaram no ancestral comum dos vertebrados com mandíbula.
Diversidade e duplicação em genes TAS1R
Além desses novos genes, o estudo revelou diversidade nos genes existentes TAS1R genes. Por exemplo, eles descobriram que TAS1R3 dos vertebrados ósseos podem ser divididos em TAS1R3A e TAS1R3B. TAS1R3A esteve presente em tetrápodes e peixes pulmonados, enquanto TAS1R3B foi identificado em anfíbios, peixes pulmonados, celacantos e peixes com nadadeiras raiadas. Além disso, a pesquisa do genoma descobriu TAS1R2 ter se diversificado em dois grupos distintos (TAS1R2A e TAS1R2B), desafiando a ideia convencional de que TAS1R2 forma um único grupo genético.
“Descobrimos que TAS1R árvore filogenética compreende um total de 11 TAS1R clados, revelando uma diversidade genética inesperada”, acrescenta o Prof.
Os resultados também sugerem que o primeiro TAS1R gene apareceu em vertebrados com mandíbula por volta de 615-473 milhões de anos atrás. O gene então passou por várias duplicações para produzir nove genes receptores de sabor (TAS1R1,2A, 2B, 3A, 3B, 4, 5, 7, e 8) no ancestral comum dos vertebrados ósseos. Com o tempo, alguns desses genes foram perdidos em linhagens diferentes, com mamíferos e teleósteos retendo apenas três. TAS1Rs (TAS1R1, TAS1R2Ae TAS1R3A em mamíferos).
Além de esclarecer a história evolutiva, as descobertas também têm aplicações práticas. Explicando isso para nós, o Prof. Nishihara diz: “Essas descobertas tornam mais fácil para nós deduzir as preferências gustativas de diversos vertebrados. Isto, por sua vez, pode ter aplicações potenciais, como o desenvolvimento de alimentos para animais de estimação e atrativos adaptados às preferências de peixes, anfíbios e répteis.”