Выделение и характеризация белка, позволяющего бактериям удерживаться на зубной эмали, позволит создать препарат, который просто лишит их этой способности, и оставит сотни тысяч дантистов без работы. И это замечательно.
Показать то, что скрыто...
Всем известно, как прочно способны удерживаться бактерии, вызывающие кариес, на ровной поверхности зубной эмали, которая – увы! – благодаря этому через какое-то время перестает быть ровной. Обеспечивает эту их неприятную способность белок глюкансахараза: с ее помощью микробы превращают поступающие с пищей моносахариды в длинные полисахаридные цепочки, с помощью которых они накрепко «прилипают» к зубам и формируют зубной налет. Этот механизм используют и вредные стрептококки Streptococcus mutans, которые также окисляют сахарозу из пищи до молочной кислоты. В щелочной среде ротовой полости кислота быстро портит зубы.
Нидерландским ученым удалось выделить глюкансахаразу из молочнокислых бактерий Lactobacillus reuteri, не самых главных виновников кариеса, но вполне обычных обитателей нашей ротовой полости и желудочно-кишечного тракта. Получив кристаллы чистого белка, ученые исследовали их с помощью рентгеноструктурного анализа, традиционного метода установления трехмерной пространственной структуры биологических макромолекул. Установив структуру фермента, они заметили и некоторые ее интересные особенности. Так, глюкансахараза бактерий состоит, как и многие другие белки, из нескольких доменов, соединенных друг с другом – при этом домены ее, в отличие от большинства других белков, формирует не одна последовательная цепочка аминокислот, а две, которые соединяются в U-образную структуру.
Как это обычно бывает, расшифровка трехмерной структуры позволила ученым на молекулярном уровне разобраться в механизмах работы этого белка. Для начала он расщепляет сахарозу на глюкозу и фруктозу, и затем остаток глюкозы присоединяет к растущей цепочке полисахарида. И если до сих пор специалисты предполагали, что две эти разные реакции проводятся в разных активных сайтах белка, то теперь стало ясно, что все происходит в одном и том же месте. И что этот активный сайт вполне можно блокировать специфическими ингибиторами.
Подобные ингибиторы еще предстоит разработать, но детальное знание пространственной структуры глюкансахаразы делает задачу вполне решаемой. До сих пор создателям подобных препаратов приходилось действовать почти что вслепую, так что все существовавшие варианты блокировали не только глюкансахаразу, но и амилазу, фермент, необходимый для работы нашего пищеварения. Кстати, структура глюкансахаразы показывает и то, отчего так происходит. Судя по всему, сама глюкансахараза эволюционно развилась из амилазы, поскольку их структуры и механизмы работы имеют много общего, особенно в главной части – активных сайтах белков.
Ученые уверены, что разработка специфических ингибиторов глюкансахаразы совершит небольшую, но удивительно счастливую революцию в медицине. Добавление таких препаратов в зубную пасту – а может, и даже в конфеты и сладости – блокирует возможности бактерий образовывать зубной налет, а значит – и удалит важнейший фактор образования кариеса.