Menü Kapat

Dişeti hastalığının yapı taşları

Porphyromonas gingivalis, diş eti hastalığı olarak da bilinen periodontite yol açan önemli bir bakteriyel patojendir. Japonya’da 35 yaş ve üstü yetişkinlerin% 80’i bu hastalıktan muzdariptir. Dahası, P. gingivalis ayrıca romatoid artrit, kardiyovasküler hastalık, pankreas kanseri ve hatta Alzheimer hastalığıyla da bağlantılıdır.

Periodontitis, dişlerimiz gibi yüzeylerde biriken bakteriyel bir plak olan biyofilmlere yanıt olarak ortaya çıkan oral enflamatuar bir hastalıktır. Biyofilmler, esas olarak bakteri hücrelerinin kendilerini konukçuya ve birbirine pili adı verilen yapışkan kıl benzeri filamentler tarafından oluşturulur. Ciddi durumlarda periodontitis diş eti erozyonuna ve diş kaybına neden olabilir.

Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (OIST) 

Moleküler Kriyo-Elektron Mikroskobu Birimi’nden bir araştırma ekibi , Nagasaki Üniversitesi’nden Profesör Koji Nakayama ve Osaka Üniversitesi’nden Profesör Katsumi Imada gruplarının yanı sıra, bunların yapısını ortaya çıkardı. yapışkan pili ve nasıl monte edildiklerine ışık tutuyor.

Nature Microbiology’de yayınlanan araştırmaları, bakteriyolojiye yeni bakış açıları sağladı ve bu bakterinin ilişkili olduğu hastalıklarla mücadelede çok önemli bir adım.

Çoğu bakteri hücresi, pili adı verilen küçük, kıl benzeri yapılarla kaplıdır. Çapları insan saçının 1 / 10.000’inden daha küçüktür. Resim Kredisi: S. Shibata, OIST / Eurekalert.com

Doçent Dr. Matthias Wolf liderliğindeki OIST Birimi’nin ilk yazarı ve personel bilimcisi Dr. Satoshi Shibata, “Pili hem bakterilerin hayatta kalması hem de biyofilmlerin oluşturulması için hayati önem taşıyor,” dedi. “Bu pillere yakından baktığımızda, araştırmamız biyofilmlerin oluşmasını nasıl önleyebileceğimize dair içgörüler sağladı.”

P. gingivalis, Bacteroidia sınıfının bir üyesidir. Profesör Nakayama ve Nagasaki Üniversitesi’ndeki meslektaşları tarafından yürütülen önceki araştırmalar, bu sınıftaki çoğu bakterinin benzersiz Tip V pili’ye sahip olduğunu buldu. Ancak şimdiye kadar bu pililerin yapısı ve montaj süreci bilinmiyordu.

Profesör Nakayama, “Periodontal patojenlerin yanı sıra, Tip V pili, Bacteroides ve Prevotella türleri gibi büyük kolon bakterilerinde görülüyor ve bunların Tip V pili, kolon mikrobiyotasının oluşumuna katkıda bulunabilir” dedi.

Pili, pilin adı verilen daha küçük protein birimlerinden oluşur. P. gingivalis pili durumunda bunların çoğu FimA pilindir. Pilinler yalnızca zayıf etkileşimlerle bağlantılı olsalar da, çok kararlı pillere dönüşebilirler.

Bu montajın nasıl gerçekleştiğini belirlemenin ilk adımı, tek tek sütunların yapısına yakından bakmaktı. Profesör Imada, “FimA’nın detaylı yapısal bilgisi çok önemlidir çünkü P. gingivalis suşlarının patojenitesi, FimA alt tipleri ile yakından ilgilidir” dedi.

Profesör Imada ve Osaka Üniversitesi’nden öğrenciler, FimA pillerini kristalize ederek atomik çözünürlükte birleştirilmemiş durumlarını ortaya çıkardı.

Dr. Shibata, “Nakayama grubunun önceki deneylerinden elde edilen bulgulara dayanarak, bu pillerin proteaz aracılı iplik değişimi mekanizması yoluyla kendilerini bir araya getirdiklerini teorileştirdik” dedi. “Bu nedenle, bir sonraki deneyimiz, kriyo-elektron mikroskobu kullanarak tamamen monte edilmiş pili’ye yakından baktı.”

Nakayama grubundan Doç. Dr. Mikio Shoji ve Dr. Shibata, bir proteaz – diğer proteinleri kesen bir protein – eklendikten sonra başarılı bir şekilde pili şeklinde bir araya gelen FimA pillerinin genetik olarak tasarlanmış bir versiyonunu hazırladılar. Daha sonra Dr. Shibata, OIST’deki üst düzey kriyo-elektron mikroskobu üzerinde binlerce görüntü topladı ve verileri Üniversitenin “Sango” süper bilgisayarında işleyerek, birleştirilmiş pilus yapısının tam bir üç boyutlu atomik modelini ortaya çıkardı.

Proteazı eklediğimizde pilinler, bir tren oluşturmak üzere bağlanan tren vagonları gibi uzun pililer halinde birleşmeye başladı. Bunun nedeni, proteazın bir tutma halkasını kestiği ve donör ipliği olarak bilinen bir protein ipliğini serbest bırakması ve birleşmenin başlamasını tetiklemesi nedeniyle oldu. “

Profesör Matthias Wolf, Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü Yüksek Lisans Üniversitesi

Verici iplik serbest bırakıldıktan sonra pilinden dışarı fırladı ve kendisini komşu pilin oluğuna sokarak iki pili birleştirdi.

Son olarak, birleşik bir ekip çalışmasında, üç grup donör dizisinin sonundaki amino asit bileşimine daha yakından baktılar ve montaj mekanizmasında kritik bir rol oynadığını buldular. Biyokimya, kristalografi ve kriyo-EM kullanarak, proteini mutasyona uğrattılar, bu da pili’nin oluşmasını engelledi ve böylece bu anahtar amino asitlerin pilin polimerizasyonuna nasıl katkıda bulunduğunu kanıtladılar.

Sonuç olarak, bu araştırma, yalnızca P. gingivalis’in neden olduğu hastalıklar için değil, aynı zamanda Tip V pili içeren herhangi bir bakterinin neden olduğu hastalıklar için de yeni antibakteriyel ilaçlara doğru bir adımdır.

Şimdi pili’nin birleşmesini önleyen bir inhibitör yaratmaya çalışıyoruz. Bu yapı, artan antibiyotik direncine karşı çaresizce ihtiyaç duyulan yeni ilaçların yaratılması için bir hedef görevi görür. Yeni antimikrobiyal bileşikler bulmak, bu patojenlerle savaşmada kritik bir avantajdır. “

Dr.Satoshi Shibata, Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü Yüksek Lisans Üniversitesi

Call Now Button