A Groningen Egyetem két tudósa megfejtette a fogkőképződést előidéző enzim szerkezetét és működési mechanizmusát. A munkájukból nyerhető ismeretek elősegítik az enzimet gátló anyagok azonosítását, amiket a fogkrémekhez, vagy akár az édességekhez adva búcsút inthetnénk a fogszuvasodásnak.

Bauke Dijkstra és Lubbert Dijkhuizen professzorok az emberi szájban és emésztőrendszerben jelen levő Lactobacillus reuteri tejsavbaktériumból kinyert glükán-szukráz enzimet elemezték. A baktérium szukráz-típusú enzimeket használ a szukrózok (szacharózok) poliszacharidokká alakításához, amik vagy glükózból, vagy fruktózból állnak, a kizárólag glükózt tartalmazók a glükánok. A glükán-szukráz enzimmel a baktériumok az ételben található cukrot hosszú, ragadós cukorláncokká alakítják, amivel odatapasztják magukat a fogzománchoz. A fogszuvasodás fő oka a Streptococcus mutans baktérium, ami ugyanezt az enzimet használja. Amint a foghoz tapadt, a baktérium cukrokat fermentál, savakat szabadítva fel, ami oldani kezdi a fogban található kalciumot, így keletkezik a fogszuvasodás.

Fehérjekrisztallográfia segítségével a kutatók képesek voltak betekinteni az enzim háromdimenziós szerkezetébe, elsőként kristályosítva ki a glükán-szukrázt. A kristályszerkezet elárulta fehérje folding (felgombolyodás) mechanizmusának sajátosságait. Az enzim különböző tartományai nem egyetlen, lineáris aminosavból alakulnak ki, hanem két, a lánc egy U alakú szerkezetén keresztül összeálló részből. Ez az első ilyen folding mechanizmus a szakirodalomban.

A háromdimenziós szerkezet kibogozása részletes betekintést nyújt a kutatóknak az enzim működésének mechanizmusába. Az enzim a szukrózt fruktózzá és glükózzá bontja szét, majd a glükóz molekulát hozzáadja a növekvő cukorlánchoz. Eddig a tudományos társadalom úgy hitte, hogy a két folyamatot az enzim különböző részei végzik el, a groningeni kutatók által készített modell azonban bebizonyította, hogy mindkét folyamat az enzim egyazon aktív területén megy végbe.

Streptococcus mutans

Dijkhuizen várakozása szerint bizonyos glükán-szukráz blokkoló anyagok, úgynevezett inhibitorok, segíthetnek megakadályozni a baktérium fogzománchoz tapadását. Az enzim szerkezetéről és gyakorlati mechanizmusáról szerzett információk elengedhetetlenek az ilyen inhibitorok kifejlesztéséhez, ezért nem jártak sikerrel az eddigi törekvések, állítja Dijkhuizen. "A tanulmányozott inhibitorok nem csak a glükán-szukrázt blokkolták, de a nyálban található amiláz emésztő enzimet is, ami a keményítő lebontásához szükséges" - magyarázta.

A groningeniek eredménye bizonyítja, hogy a glükán-szukráz proteinek leginkább az amiláz enzimekből fejlődnek ki. "Eddig is tudtuk, hogy a két enzim hasonló" - mondta Dijkhiuzen. "A kristályszerkezetből azonban kiderítettük, hogy az aktív területek gyakorlatilag azonosak, így a jövőben az inhibitorok jóval behatároltabb célpontok ellen küldhetők, mivel mindkét enzim közeli evolúciós rokonságban áll"

A professzorok szerint az enzimblokkolók hozzáadhatók lesznek a fogkrémekhez vagy szájvizekhez is. "Idővel talán még az édességekhez is adagolhatják, egy ilyen inhibitor ugyanis meggátolná, hogy a szájban felszabaduló cukrok károsodásokat okoznak" - tette hozzá Dijkhiuzen, figyelmeztetve, hogy ettől még nem lesz szabad elfelejtenünk a fogmosást, a fogápolás mindig szükséges marad.