Gingipains as a virulence factor in the oral cavity

AimThe objective of this study is to demonstrate the molecular action of Porphyromonas gingivalis cysteine proteases such as gingipains (R1, R2 and K) upon human molecules.Materials and methodsUsing the information on protein structure and function available in international databases (UniProtKB and Merops Database), the molecular interactions already described between gingipains and host molecules were clarified.ResultsPossible cleavage sites were identified in host-produced elastase inhibitors and in pro-Matrix MetalloProteinase (MMP)1. Analysis of the results leads to the suggestion that the elastase inhibitor alpha1-antitrypsin is also degraded by interpain A, a cystein protease of Prevotella intermedia sharing a high homology with the PrtT and periodontain of P. gingivalis.ConclusionThe information obtained suggests a synergistic molecular mechanism by which cysteine proteases of different bacteria can be responsible for the clinical manifestations of periodontal disease, and illustrates the use of bioinformatics to establish and predict molecular mechanisms.

ResumoObjetivoO objetivo deste trabalho é verificar o detalhe molecular da ação de proteases de cisteína de Porphyromonas gingivalis como as gingipains (R1, R2 e K) em moléculas do hospedeiro.Material e métodosUtilizando a informação disponível sobre estrutura e função de proteínas nas bases de dados internacionais (UniProtKB e Merops Database) as interações já descritas entre gingipains e moléculas do hospedeiro são clarificadas.ResultadosSão identificados possíveis locais de corte das gingipains em inibidores naturais das elastases e a identificação molecular de um local de corte na pro MetaloProteinase da Matriz (MMP) 1. A análise dos resultados sugere que a interpain A, uma protease de cisteína de Prevotella intermedia com elevada homologia estrutural com as proteases de cisteína PrtT e periodontain de P. gingivalis, também degrada o inibidor de elastases, alfa1antitripsina.ConclusãoCom a integração da informação obtida, sugere-se um possível mecanismo molecular da sinergia criada entre proteinases de cisteína no sentido de promover a doença periodontal. Este estudo ilustra a forma como as ferramentas bioinformáticas podem ser úteis no esclarecimento dos mecanismos moleculares e na previsão de resultados experimentais, melhorando o desenho de estudos laboratoriais.