Структура и сборка пилей Porphyromonas gingivalis — ключ к борьбе с пародонтитом

Porphyromonas gingivalis — основная бактериальная причина пародонтита (заболевания десен), от которого в Японии страдает 80% взрослых старше 35 лет. Эта бактерия также связана с ревматоидным артритом, сердечно-сосудистыми заболеваниями, раком поджелудочной железы и болезнью Альцгеймера.

Пародонтит — это воспалительная реакция на биопленки (бактериальный налет) на поверхности зубов. Биопленки формируются, когда бактериальные клетки прикрепляются к поверхности и друг к другу с помощью липких, волосовидных выростов — пилей.

Международная группа ученых из Окинавского института науки и технологий (OIST), Университета Нагасаки и Университета Осаки раскрыла структуру этих пилей и механизм их сборки. Исследование опубликовано в Nature Microbiology.

Уникальные пили типа V

Большинство бактерий класса Bacteroidia, включая P. gingivalis, имеют уникальные пили типа V. Они состоят из множества белковых субъединиц — пилинов FimA. Несмотря на слабые связи между отдельными пилинами, собранные пили очень стабильны.

Механизм сборки: протеаза запускает процесс

  1. Кристаллография: Ученые из Университета Осаки определили атомную структуру отдельного пилина FimA в несобранном состоянии.
  2. Крио-электронная микроскопия: Исследователи из OIST, используя генетически модифицированные пилины FimA, получили изображения полностью собранных пилей. Сборка начиналась только после добавления протеазы (фермента, разрезающего белки).
  3. Механизм "обмена нитями": Протеаза разрезает удерживающую петлю в пилине, высвобождая белковую цепь — донорную нить. Эта нить "выскакивает" и встраивается в паз соседнего пилина, соединяя их, "как вагоны поезда".

Ключевая роль аминокислот

Совместными усилиями команды было показано, что аминокислотный состав на конце донорной нити критически важен для сборки. Мутация в этом участке белка полностью предотвращала образование пилей.

Перспективы для медицины

Это открытие — шаг к созданию новых антибактериальных препаратов, нацеленных не только на P. gingivalis, но и на другие патогены с пилями типа V.

"Мы пытаемся создать ингибитор, который предотвратит сборку пилей. Эта структура служит мишенью для разработки новых лекарств, которые отчаянно нужны в условиях растущей антибиотикорезистентности", — заявил первый автор работы, доктор Сатоси Шибата.