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Dental Tribune German Edition

DENTALTRIBUNE German Edition · Nr. 3/2011 · 11. März 2011 International News 3 GRONINGEN–DieProfessorenBauke Dijkstra und Lubbert Dijkhuizen der University of Groningen analysierten Glycosyltransferase vom Lactic acid bacterium Lactobacillus reuteri, das im menschlichen Mund und im Verdau- ungstrakt präsent ist. Das Bakterium verwendet die Glycosyltransferasenen- zyme, um den Zucker der Nahrung in Zuckerkettenzukonvertieren. Sie verwenden den Klebstoff, um sichandenZahnschmelzzuheften.Das Bakterium Streptococcus mutans ver- wendet ebenso dieses Enzym. Einmal am Zahnschmelz befestigt, fermentiert dasBakteriumZucker,dessenSäuredas Kalzium im Zahn auflöst. Unter Ver- wendungderProtein-Kristallografiewar es den Forschern möglich, die dreidi- mensionaleStrukturdesEnzymszuver- deutlichen,wieimJournalProceedingsof theNationalAcademyofSciences(PNAS) kürzlichveröffentlichtwurde. DieGroningerForschersinddieers- ten, die Glycosyltransferase erfolgreich kristallisierten.DiekristallisierteStruk- tur hat gezeigt, dass die Faltenrichtung desProteineinzigartigist.Dieverschie- denen Enzymfamilien sind nicht aus einzelnen linearen Aminosäureket- ten geformt, sondern aus zwei Teilen U-geformter Ketten zusammengesetzt; diesistderersteBerichteinesderartigen FaltenmechanismusinderLiteratur. Funktionale Mechanismen Das Lösen der 3-D-Struktur ver- sorgte die Forscher mit detallierten Informationen über die funktionalen MechanismenderEnzyme.DasEnzym spaltetSucroseinFruktoseundGlukose und fügt dann dem Glukosemolekül eine wachsende Zuckerkette hinzu. Soweit hat die wissenschaftliche Ge- meinschaft angenommen, dass beide Prozesse von verschiedenen Teilen des Enzyms durchgeführt werden. Jedoch das von den Groninger Forschern ent- wickelte Modell hat gezeigt, dass beide Aktivitäten von der gleichen aktiven SeitedesEnzymsdurchgeführtwerden. Hemmstoffe Dijkhuizen erwartet, dass spezifi- sche Hemmstoffe für die Glycosyl- transferasenenzyme helfen können, zu verhindern, dass Bakterien am Zahn- schmelz festkleben. Informationen überdieStrukturundfunktionelleMe- chanismen des Enzyms sind ausschlag- gebend für die Entwicklung derartiger Hemmstoffe. Bisher waren derartige Forschungennichterfolgreich,soDijk- huizen: Die untersuchten Hemmstoffe blockierten nicht nur Glycosyltrans- ferase, sondern auch das Verdauungs- enzym Amylase in unserem Speichel, das notwendig ist, um Stärke zu zerle- gen. Die kristalline Struktur bietet ebenso eine Erklärung für die doppel- ten Hemmstoffe. Die publizierten Daten der Groninger Forscher zeigen, dass Glycosyltransferase Proteine sich aus Amylaseenzymen entwickeln, die Stärkezerlegen.Wirwissen,dassdiebei- denEnzymeähnlichsind,sagtDijkhui- zen,aberdiekristallineStrukturzeigten, dassdieaktivenSeitennahezuidentisch sind. Zukünftige Hemmstoffe müssen auf sehr spezifische Ziele gerichtet sein, da beide Enzyme evolutionär nah mit- einanderverwandtsind. Dijkhuizen weist darauf hin, dass zukünftige Glycosyltransferase-Hemm- stoffe zu Zahnpasta und Mundwasser hinzugefügtwerdenkönnen.Aberman kann sie auch Süßigkeiten hinzufügen, schlägt er vor, ein Hemmstoff könnte den Zucker, der die Schäden im Mund verursacht, daran hindern. Jedoch er- wartet Dijkhuizen nicht, dass die Tage derZahnbürstegezähltsind. Quelle: University of Groningen; Crystal struc- tureofa117kDaglucansucrasefragmentprovi- desinsightintoevolutionandproductspecificity of GH70 enzymes PNAS 2010 107 (50) 21406– 21411; published ahead of print November 30, 2010,doi:10.1073/pnas.1007531107 Für Sie gelesen auf: www.zwp-online.info DT SAN FRANCISCO – Ein amerikani- sches Wissenschaftsteam um Orapin Horst untersuchten Odontoblasten undkamenzueinemüberraschenden Ergebnis: Die Zellgruppe, die sich zwischen Zahnbein und Zahnmark im Inneren jedes Zahnes befindet, produziert nicht nur entzündungs- fördernde Substanzen, sondern auch Proteine, die den Entzündungspro- zessspäterwiedereindämmen. Odontoblasten sitzen am Rand des Zahnmarks direkt an der Grenze zur Zahnbeinschicht. Sie sind mit freien Nervenenden verbunden und daher mitverantwortlich für die Schmerzempfindlichkeit der Zähne. Ihre Hauptaufgabe ist allerdings die Bildung von Dentin. Es ist einer der Hauptbestandteile des Zahns, eine knochenähnliche Substanz, die le- benslang durch Biomineralisation neu gebildet werden kann.Das Den- tin umschließt das Zahnmark, in dem sich Blutgefäße, Nerven und Bindegewebe befinden, und schützt esauf dieseArtsowohlvormechani- schen als auch vor chemischen oder mikrobiellenSchäden. Methode Die Schutzfunktion der Dentin produzierenden Odontoblasten scheint jedoch noch weit darüber hinauszugehen, konnten die For- scher um Horst jetzt zeigen. Sie untersuchten dazu 32 frisch gezo- gene Zähne, von denen die Hälfte gesundunddieandereHälftevonKa- ries befallen war. Im Fokus der Wis- senschaftler stand dabei die Frage, welcheBotenstoffeoderAbwehrpro- teine in welchem Teil der kariösen ZähneimVergleichzudengesunden Zähnen gebildet werden. Offenbar beginnt die Immunreaktion eines Zahnes auf Kariesbefall damit, dass die Odontoblasten die Karieserreger identifizieren,zeigtedieAuswertung. DannveranlassendieZellendiePro- duktion von antimikrobiellen Pepti- den, sogenannten Defensinen, um direkt gegen die Infektion vorzuge- hen.Außerdembeginnensie,Boten- stoffeauszuschütten,dieweißeBlut- körperchen an die befallenen Stellen lotsen. Schließlich kommen auch nochspezielleProteinewiedieInter- leukine zum Einsatz, die einen Ent- zündungsprozessinGangsetzen. Zusammenfassung Obwohl diese Maßnahmen ins- gesamt sehr effektiv beim Bekämp- fen von Bakterien sind, können ge- rade Entzündungsprozesse ein zwei- schneidiges Schwert sein, berichten dieForscher.Geratensienämlichau- ßer Kontrolle, können sie das Zahn- mark empfindlich schädigen. Doch auch für dieses Problem scheinen dieOdontoblastendenneuenErgeb- nissen zufolge zuständig zu sein: Sie produzierennichtnurentzündungs- fördernde Substanzen,sondern auch Proteine, die den Entzündungspro- zess später wieder eindämmen. Vor allem dieser Befund könnte künftig wichtig für die Zahnbehandlung werden, glaubt Studienleiter Horst: „JetzthabenwirzumerstenMaleinen Ansatzpunkt gefunden, um irrever- sible Schäden durch Entzündungen imZahnverhindernzukönnen.“ Quelle: Orapin Horst (University of Ca- lifornia) et al: BMC Immunology 2011; 12: 9; www.biomedcentral.com/1471–2172/12/9/ dapd/wissenschaft.de–HansGroth Für Sie gelesen auf: www.zwp-online.info DT Odontoblasten im Fokus Spezialisierte Zellen helfen dem Gebiss bei der Abwehr von Karies. Zahnplaque: Durchbruch bei der Erforschung Niederländische Wissenschaftler entzifferten Struktur und Funktion der Glycosyltransferasenenzyme, welche für das Anhaften von Zahnplaque am Zahn verantwortlich sind. ANZEIGE