Tým nizozemských vědců z Univesity v Groningen pod vedením Baukeho Dijkstru a Lubberta Dijkhuizena rozluštil krystalografickou strukturu a mechanismus působení enzymu glukan-sacharázy, který bakteriím obývajícím naší ústní dutinu umožňuje se pomocí lepivých plaků usadit na povrchu zubní skloviny a kyselými metabolity ji rozrušovat. Tím nejzákeřnějším viníkem je streptokok z jinak velmi důležitého řádu laktobacilů, Streptococcus mutans. Jeho metabolismus také proměňuje cukry z potravy na organické kyseliny, například kyselinu mléčnou s ph < 5. Jenže tím, že to dělá pevně přichycený na zubech, rozrušuje ten nejtvrdší materiál v našem těle – zubní sklovinu, jejíž minerální složku tvoří převážně hydroxyapatit - Ca10(PO4)6(OH)2. Přitom sliny v ústech vytváří přibližně neutrální prostředí s ph od 6,2 do 7,4.
Bakteriální enzym glukan-sacharáza nejdřív rozloží obyčejný řepný cukr v potravě, sacharózu, na jeho základní složky - monosacharidy glukózu a fruktózu. A pak vytvoří glukózový řetězec (dextran, typ glukanu). Děje se tak například i při kvašení mléka na kefír. Jenže to, co produkuje Streptococcus mutans nám neprospívá. Mikroorganismus se těmito polysacharidovými molekulami naváže na povlak, který se po čištění zubů začne tvořit na jejich sklovině usazováním glykoproteinů ze slin. Přilnavost umožňují Van der Waalsovy elektrostatické síly. Tak se postupně vytvoří biofilm, ve kterém se nejdřív množí grampositivní bakterie, kromě zmíněného streptokoku Streptococcus mutans například i Streptococcus sanguis, nebo Actinomyces viscosus. Pokud necháme plak s koloniemi se nerušeně rozrůstat a budeme šetřit na ústní hygieně, během pár dnů se v něm rozmnoží i gramnegativní mikroby (například Fusobacterium nucleatum, Prevotella intermedi nebo Capnocytophaga) spoluodpovědné za záněty a paradentózu. Z plaku, v němž se nejenom dobře daří celému bakteriálnímu společenství, ale se v něm usazují i minerální látky, postupně vzniká zubní kámen.
Jak tomu zabránit? I když vědci nad tím bádají nějaké to desetiletí, stále je klasické čištění pomocí kartáčku a pasty tou nejlepší prevencí proti zubnímu plaku. Výzkum groningenského týmu by ale mohl přispět k zdokonalení této ochrany.
Vědci odhalili trojrozměrnou strukturu glukan-sacharázy a prokázali, že se podezřele nejen uspořádáním, ale i funkcemi podobá jinému, pro nás nevyhnutnému enzymu - amyláze, jež nám umožňuje rozkládat škroby na jednodušší cukry. Je pravděpodobné, že se z ní i vyvinula. Proto je komplikované chemickou cestou bojovat proti jejímu hlavnímu poslání - rozkladu cukru a katalýze polysacharidových řetězců v zubním plaku. Takové inhibitory, tedy „utlumovače“ aktivity by nám totiž mohly znemožnit trávit škroby. A to by byl malér.
Právě poznání prostorové struktury bakteriální glukan-sacharázy, jež se ohýbá do podoby písmene U a pochopení, která část má co na svědomí a čím se liší od potřebné amylázy, by mělo umožnit najít způsob, jak cíleně potlačit aktivitu jen jednoho a přitom neovlivnit činnost toho druhého enzymu. I kdyby se to podařilo, nebude to znamenat, že mechanické čištění zubů nebude potřebné, přízvukuje Lubbert Dijkhuizen, jeden ze sedmi autorů článku o struktuře a působení glukan-sacharázy, který uveřejnil americký odborný časopis Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Zdroj: University of Groningen