牙龈卟啉单胞菌是导致牙周炎的首要细菌病原体

原标题：牙龈卟啉单胞菌是导致牙周炎的首要细菌病原体

在日本，年龄在35岁以上的成年人中有80%患有这种疾病。此外，牙龈卟啉单胞菌还与类风湿性关节炎，心血管疾病，胰腺癌乃至阿尔茨海默氏病有关。

牙周炎是对生物膜的一种口腔炎性疾病，生物膜是一种细菌斑块，集合在咱们牙齿等外表。生物膜的发作首要是由细菌细胞将自身附着在宿主上，并经过被称为菌毛的粘性头发状细丝互相构成的。在严峻的状况下，牙周炎会导致牙龈腐蚀和牙齿掉落。

冲绳科技大学研讨生院(OIST)的分子低温电子显微镜部分的研讨人员与长崎大学的中山晃司教授和大阪大学的今田克澄教授一同提醒了它们的结构胶粘菌毛并说明它们的拼装方法。他们的研讨宣布在《天然微生物学》上，为细菌学供给了新的见地，并且是抗击这种细菌相关疾病的要害一步。

“菌毛关于细菌的生计以及生物膜的构成都至关重要。”由Otts副教授Matthias Wolf领导的OIST研讨室的榜首作者兼研讨员Satoshi Shibata博士说。“经过细心观察这些菌毛，咱们的研讨为咱们怎么避免生物膜构成供给了才智。”

牙龈卟啉单胞菌是细菌类的成员。由中山教授和长崎大学的搭档领导的从前研讨发现，此类细菌大多数都具有共同的V型菌毛。可是，到目前为止，这些菌毛的结构和拼装进程尚不清楚。中山教授说：“除牙周病原体外，在首要的结肠细菌如拟杆菌属和普氏杆菌属中也发现了V型菌毛，它们的V型菌毛或许有助于结肠微生物群的构成。”

菌毛自身由较小的蛋白质单元(称为菌毛蛋白)组成。关于牙龈卟啉单胞菌，大多数是FimA菌毛。虽然菌毛素仅经过弱相互效果而衔接，但它们能够拼装成十分安稳的菌毛。

确认拼装方法的榜首步是细心观察各个菌毛的结构。Imada教授说：“FimA的具体结构信息很重要，由于牙龈卟啉单胞菌菌株的致病性与FimA亚型密切相关。”

Imada教授和大阪大学的学生结晶了FimA菌毛蛋白，并以原子分辨率提醒了它们的未拼装状况。

Shibata博士说：“依据Nakayama研讨小组的前期试验成果，咱们估测这些菌毛素是经过蛋白酶介导的链交流机制拼装而成的。”“因而，咱们的下一个试验运用了冷冻电子显微镜细心观察了彻底拼装的菌毛。”

中山研讨组的副教授Mikio Shoji和Shibata博士预备了一种遗传工程方式的FimA菌毛蛋白，在加入了一种蛋白酶(一种能够切开其他蛋白质的蛋白)后，该蛋白成功地拼装成了菌毛。Shibata博士随后在OIST的高端低温电子显微镜上收集了数千张图画，并在大学的“ Sango”超级核算机上处理了数据，然后构成了拼装菌毛结构的完好三维原子模型。

“当咱们增加蛋白酶时，菌毛蛋白就开端拼装成细长的菌毛，就像火车车厢衔接起来，构成一列火车。发作这种状况的原因是，蛋白酶切开了一个固定环并开释了一条蛋白质链，称为供体链，然后触发了拼装开端。”沃尔夫教授说。开释后，供体链从菌毛中翻转出来，并刺进相邻的菌毛槽中，然后衔接了两个菌毛。

最终，在团队的共同努力下，这三个小组细心研讨了供体链结尾的氨基酸组成，发现它在拼装机制中起着至关重要的效果。他们运用生物化学，晶体学和cryo-EM技能对蛋白质进行了骤变，然后阻挠了菌毛的构成，然后证明了这些要害氨基酸怎么促进菌毛素的聚合。

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