Avances en la lucha contra la placa dental
Manuel Carlevaro. Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos.
Los profesores Bauke Dijkstra y Lubbert Dijkhuizen de la Universidad de Groningen (Holanda) analizaron la enzima glucansucarasa obtenida de la bacteria Lactobacillus reuteri, que se encuentra en la boca y en el tracto digestivo. Las bacterias usan la enzima glucansucarasa para convertir el azúcar de los alimentos en largas cadenas de azúcar "pegajosa". Las bacterias usan este "pegamento" para adherirse al esmalte dental. La principal causa del decaimiento dental, la bacteria Streptococcus mutans, también utiliza esta enzima. Una vez adheridas al esmalte dental, estas bacterias fermentan azúcares liberando ácidos que disuelven el calcio de los dientes. Así es como se desarrolla la caries.
Por medio de métodos cristalográficos, los investigadores fueron capaces de elucidar la estructura tridimensional (3D) de la enzima, siendo los primeros en lograr cristalizar glucansucarasa. La estructura cristalina reveló un mecanismo único de plegamiento: los distintos dominios de la enzima no están formados por una única cadena lineal de aminoácidos, sino por dos cadenas que se unen vía una estructura en forma de U. Este es el primer reporte en la literatura de un mecanismo de plegamiento de estas características. La determinación de la estructura 3D permitió a los investigadores obtener evidencias del mecanismo funcional de la enzima. La glucansucarasa divide la sacarosa en fructosa y glucosa, y luego adhiere la molécula de glucosa en la cadena azucarada que de este modo va creciendo.
Hasta ahora, la comunidad científica asumía que ambos procesos eran realizados por diferentes partes de la enzima. Sin embargo, el modelo creado por los investigadores de Groningen reveló que ambas actividades ocurren en el mismo sitio activo de la enzima. Dijkhuizen confía en que inhibidores específicos de la glucansucarasa puedan ayudar a prevenir que las bacterias se adhieran al esmalte dental, y los resultados obtenidos son cruciales para desarrollar estos inhibidores. No obstante, tal desarollo no ha sido exitoso, ya que los inhibidores de glucansucarasa también inhiben la enzima amilasa presente en la saliva, que es necesaria para degradar el almidón de los alimentos.
El presente estudio ayuda a comprender por qué sucede esto, ya que es muy probable que las proteínas glucansucarasa hayan evolucionado a partir de la enzima amilasa. "Sabemos que las dos enzimas son similares", dice Dijkhuizen, "ya que la estructura cristalográfica muestra que los sitios activos son virtualmente idénticos. Los futuros inhibidores necesitan ser dirigidos a blancos muy específicos debido a que ambas enzimas están muy cercanas evolutivamente".
Dijkhuizen menciona que en un futuro, los inhibidores de glucansucarasa pueden agregarse a la pasta dental y enjuages bucales. "Pueden ser incluso agregados a golosinas", sugiere. "Un inhibidor puede prevenir que el azúcar liberada en la boca pueda causar daño". Sin embargo, Dijkhuizen no espera que los cepillos dentales sean abandonados: "será siempre necesario que limpies tus dientes"
Fuente: Nota de prensa de la Universidad de Groningen.
Trabajo original: Remarkable fold of a 117 kDa glucansucrase fragment: Insights into evolution and product specificity of GH70 enzymes. Autores: Andreja Vujicić-Žagar, Tjaard Pijning, Slavko Kralj, Cesar A. López, Wieger Eeuwema, Lubbert Dijkhuizen y Bauke W. Dijkstra. PNAS, 30 de noviembre de 2010. El artículo se encuentra disponible en: www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1007531107