Бактерия Helicobacter pylori, вызывающая язву, процветает там, где большинство других живых существ подвергаются химическому измельчению - в кислой среде человеческого желудка. Ученые расходятся во мнениях относительно того, как именно H. pylori борется с кислотой, но сходятся в одном: во многом это связано с ферментом уреазой.
Теперь Бюнг-Ха О из Университета Пхохан в Корее и его коллеги вынесли на обсуждение трехмерную структуру H.пилори уреаза. Их результаты, по их словам, подтверждают ранее предложенный механизм, в котором уреаза, покрывающая поверхность бактерий, действует как щит, нейтрализующий кислоту.
Ученым давно известно, что внутри клеток этот фермент превращает мочевину, отработанное соединение, в аммиак, нейтрализующий кислоту. H. pylori содержит уреазу. По мере старения бактерии могут взрываться и выделять уреазу в кислый желудок и на поверхность соседних H. pylori.
Исследователи хотели бы знать, продолжает ли эта бактериальная уреаза функционировать вне клеток, или весь аммиак, покрывающий бактерии, просто диффундирует изнутри клеток.
В июньском журнале Nature Structural Biology группа О описывает механизм, который может помочь решить этот вопрос. Используя рентгеновскую кристаллографию, команда обнаружила, что уреаза H. pylori состоит из 12 идентичных частей, которые соединяются друг с другом, образуя сферу. Под защитной поверхностью сферы сгруппированы двенадцать областей, или активных участков, производящих аммиак. У уреазы H. pylori больше активных центров, чем у других уреаз, и она может выкачивать больше аммиака на фермент. Этот результат, говорит О, быстро покрывает каждую молекулу фермента нейтрализующим слоем, который позволяет ей выживать в кислоте. В поддержку кислотоустойчивости фермента Ох показал, что уреаза может выживать при такой высокой кислотности, как pH 3,0.
О говорит, что открытие его группы предполагает, что фермент может фактически функционировать вне бактерий. «Фермент существует в маленьком скафандре из аммиака», - соглашается Брюс Данн, микробиолог из Медицинского колледжа Висконсина в Милуоки. Других это не убеждает.
«Факты говорят против их выводов», - говорит исследователь H. pylori Джордж Сакс из Университета Лос-Анджелеса. В частности, он отмечает, что pH желудка может опускаться намного ниже 3,0 - функционального предела фермента, определяемого Oh. Он также утверждает, что бактерии выжили в экспериментах О только потому, что ученые допустили снижение концентрации кислоты по мере того, как уреаза выполняла свою работу. Однако в желудке кислотность поддерживается на стабильном уровне. Сакс говорит, что в его собственных экспериментах, которые лучше воспроизводят состояние желудка, фермент не дееспособен.
Сакс утверждает, что аммиака из внутренней части бактерий достаточно для нейтрализации кислоты. По его словам, аммиак просто диффундирует в слой жидкости между двумя мембранами микроба.
Гарри Мобли, микробиолог из Университета Мэриленда в Балтиморе, также не убежден в кислотоустойчивости уреазы. Тем не менее, по его словам, новые данные помогут исследователям, заинтересованным в разработке противоязвенных препаратов или вакцин против уреазы: «Это очень интересно. Я в восторге», - говорит Мобли.