Niederländischen Forschern ist ein entscheidender Etappensieg im Kampf gegen den Zahnbelag und damit gegen Karies gelungen: Sie haben die Struktur eines Schlüsselenzyms aufgeklärt, das die Plaque-Bakterien unbedingt benötigen, um sich an den Zahnschmelz zu heften. Gelänge es, die Arbeit dieses Eiweißmoleküls mit Hilfe von Hemmstoffen zu blockieren, würde sich Zahnbelag entweder gar nicht erst bilden oder er wäre zumindest sehr viel leichter loszuwerden, erläutern die Wissenschaftler um Bauke Dijkstra von der Universität Groningen. Dabei gibt es allerdings ein Problem: Das Herzstück des Proteins ist praktisch genauso aufgebaut wie das eines Verdauungsenzyms im Speichel, mit dem der Körper Stärke zersetzt. Ein Hemmstoff müsste daher so aufgebaut sein, dass er zwar das Bakterienprotein blockiert, das Speichelenzym jedoch in Ruhe lässt.
Bei dem Protein, das die Forscher jetzt ins Visier nahmen, handelt es sich um eine sogenannte Sucrase. Diese Enzyme kommen sowohl in verschiedenen Bakterien vor als auch im Darm und in anderen Verdauungsorganen vieler Wirbeltiere. Sie spalten den normalen Haushaltszucker Saccharose in seine beiden molekularen Bestandteile Fruktose, auch Fruchtzucker genannt, und Glukose, Traubenzucker. Dijkstra und sein Team konzentrierten sich bei ihrer Arbeit auf eine Sucrase-Variante, die von dem Milchsäurebakterium Lactobacillus reuteri – einem normalen Angehörigen der Mundflora – gebildet wird. Sie überträgt die Traubenzucker-Einheit nach der Spaltung direkt auf eine wachsende Kette aus Glukose-Molekülen, die von den Bakterien als eine Art Klebstoff verwendet wird, mit dem sie sich an den Zahnschmelz anheften.
Die genaue Analyse des dreidimensionalen Aufbaus dieser Sucrase zeigte: Das Enzym hat eine sehr ungewöhnliche Struktur, in der zwei Baueinheiten durch ein U-förmiges Verbindungsstück miteinander verknüpft werden. Zudem scheint es für die Spaltung des Zuckers und das Übertragen des einen Bausteins auf die Zuckerkette nicht, wie bisher angenommen, zwei verschiedene Arbeitsplätze innerhalb des Enzyms zu geben. Beides findet vielmehr offenbar an ein und derselben Stelle statt. Da man nun deren Aufbau und Funktionsweise relativ genau kenne, sei es jetzt möglich, gezielt Hemmstoffe zu suchen oder zu entwickeln, kommentiert Dijkstra.
Er und seine Kollegen haben sogar bereits mit der Suche begonnen, bislang allerdings ohne Erfolg. Das Problem: “Die verschiedenen Hemmstoffe blockierten nicht nur die Sucrase, sondern auch das Verdauungsenzym Amylase im Speichel, das wir brauchen, um Stärke zu zersetzen”, berichtet der Wissenschaftler. Das liege an der extremen Ähnlichkeit der beiden Enzyme, die wohl darauf zurückzuführen ist, dass die Sucrase vermutlich irgendwann aus der Amylase entstanden ist. Hemmstoffe, die nur auf die Sucrase einwirken sollen, müssten daher besonders sorgfältig designt und entwickelt werden, sagt Dijkstra. Sollte es jedoch gelingen, einen oder gar mehrere zu finden, ginge es dem Zahnbelag seiner Ansicht nach tatsächlich an den Kragen. Einem Mundwasser beigefügt würden solche Hemmstoffe entweder von vorneherein das Ablagern der Plaque verhindern oder zumindest das Abspülen stark erleichtern. Normalerweise kommt man dem Zahnbelag nämlich nur mit der Zahnbürste bei, weil die beteiligten Mikroorganismen einen festen Verbund bilden, der noch dazu stark an der Zahnoberfläche haftet.
Andreja Vujicic-?agar (Universität Groningen) et al.: PNAS, Online-Vorabveröffentlichung, doi: 10.1073/pnas.1007531107 dapd/wissenschaft.de – Ilka Lehnen-Beyel
