Stratul exterior lipicios al fungilor și bacteriilor, numit „matrice extracelulară” sau ECM, are consistența gelatinei și acționează ca un strat protector și o înveliș. Însă, conform unui studiu recent publicat în revista iScience, realizat de Universitatea din Massachusetts Amherst în colaborare cu Institutul Politehnic Worcester, ECM-ul unor microorganisme formează un gel doar în prezența acidului oxalic sau a altor acizi simpli. Deoarece ECM joacă un rol important în tot, de la rezistența la antibiotice la țevile înfundate și contaminarea dispozitivelor medicale, înțelegerea modului în care microorganismele manipulează straturile lor lipicioase de gel are implicații largi pentru viața noastră de zi cu zi.

„Întotdeauna m-au interesat matricile extracelulare microbiene”, a declarat Barry Goodell, profesor de microbiologie la Universitatea din Massachusetts Amherst și autor principal al lucrării. „Oamenii se gândesc adesea la matricea extracelulară ca la un strat exterior protector inert care protejează microorganismele. Dar poate servi și ca un canal pentru nutrienți și enzime în și din celulele microbiene.”
Învelișul îndeplinește mai multe funcții: aderența sa permite microorganismelor individuale să se aglomereze pentru a forma colonii sau „biofilme”, iar atunci când suficiente microorganisme fac acest lucru, poate bloca țevile sau contamina echipamentele medicale.
Însă învelișul trebuie să fie și permeabil: multe microorganisme secretă diverse enzime și alți metaboliți prin ECM, în materialul pe care doresc să-l mănânce sau să-l infecteze (cum ar fi lemnul putred sau țesutul vertebratelor), iar apoi, odată ce enzimele și-au terminat treaba, sarcina digestiei - returnarea nutrienților prin ECM.
Aceasta înseamnă că ECM nu este doar un strat protector inert; de fapt, așa cum au demonstrat Goodell și colegii săi, microorganismele par să aibă capacitatea de a controla vâscozitatea ECM-ului lor și, prin urmare, permeabilitatea acestuia. Cum fac acest lucru?
În cazul ciupercilor, secreția pare să fie acid oxalic, un acid organic comun care apare în mod natural în multe plante și, așa cum au descoperit Goodell și colegii săi, multe microorganisme par să folosească acidul oxalic pe care îl secretă pentru a se lega de straturile externe de carbohidrați, formând o substanță lipicioasă, o matriță extracelulară gelatinoasă.
Însă, când echipa a analizat mai atent, a descoperit că acidul oxalic nu numai că a contribuit la producerea ECM, ci a și „reglat-o”: cu cât microbii adăugau mai mult acid oxalic în amestecul de carbohidrați și acid, cu atât ECM devenea mai vâscoasă. Cu cât ECM devine mai vâscoasă, cu atât blochează mai mult moleculele mari să intre sau să iasă din microb, în ​​timp ce moleculele mai mici rămân libere să intre în microb din mediu și invers.
Această descoperire pune la îndoială înțelegerea științifică tradițională a modului în care diferitele tipuri de compuși eliberați de ciuperci și bacterii ajung de fapt din aceste microorganisme în mediu. Goodell și colegii săi au sugerat că, în unele cazuri, microorganismele ar putea fi nevoite să se bazeze mai mult pe secreția de molecule foarte mici pentru a ataca matricea sau țesutul de care microorganismul depinde pentru a supraviețui sau a se infecta. Aceasta înseamnă că secreția de molecule mici poate juca, de asemenea, un rol important în patogeneză dacă enzimele mai mari nu pot trece prin matricea extracelulară microbiană.
„Se pare că există o cale de mijloc”, a spus Goodell, „în care microorganismele pot controla nivelurile de aciditate pentru a se adapta la un anumit mediu, reținând unele dintre moleculele mai mari, cum ar fi enzimele, permițând în același timp moleculelor mai mici să treacă cu ușurință prin ECM. Modularea ECM cu acid oxalic poate fi o modalitate prin care microorganismele se pot proteja de antimicrobiene și antibiotice, deoarece multe dintre aceste medicamente constau din molecule foarte mari. Această capacitate de personalizare ar putea fi cheia depășirii unuia dintre principalele obstacole în terapia antimicrobiană, deoarece manipularea ECM pentru a o face mai permeabilă ar putea îmbunătăți eficacitatea antibioticelor și a antimicrobienelor.”

„Dacă putem controla biosinteza și secreția acizilor mici, cum ar fi oxalatul, la anumiți microbi, atunci putem controla și ce intră în organismul microbilor, ceea ce ne-ar putea permite să tratăm mai bine multe boli microbiene”, a spus Goodell.
În decembrie 2022, microbiologul Yasu Morita a primit o subvenție de la Institutele Naționale de Sănătate pentru a sprijini cercetările care vizează dezvoltarea de noi tratamente mai eficiente pentru tuberculoză.

Dacă doriți mai multe informații, vă rog să-mi trimiteți un e-mail.
E-mail:
info@pulisichem.cn
Tel:
+86-533-3149598