Ljepljivi vanjski sloj gljivica i bakterija, nazvan "ekstracelularni matriks" ili ECM, ima konzistenciju želea i djeluje kao zaštitni sloj i ljuska. Ali prema nedavnoj studiji u časopisu iScience, koju je provelo Univerzitet Massachusetts Amherst u saradnji s Politehničkim institutom Worcester, ECM nekih mikroorganizama formira gel samo u prisustvu oksalne kiseline ili drugih jednostavnih kiselina. Budući da ECM igra važnu ulogu u svemu, od otpornosti na antibiotike do začepljenih cijevi i kontaminacije medicinskih uređaja, razumijevanje kako mikroorganizmi manipulišu svojim ljepljivim slojevima gela ima široke implikacije na naš svakodnevni život.

„Oduvijek su me zanimali mikrobni izvancelični materijali (ECM),“ rekao je Barry Goodell, profesor mikrobiologije na Univerzitetu Massachusetts Amherst i glavni autor rada. „Ljudi često smatraju ECM inertnim zaštitnim vanjskim slojem koji štiti mikroorganizme. Ali on također može poslužiti kao kanal za hranjive tvari i enzime u i iz mikrobnih ćelija.“
Premaz ima nekoliko funkcija: njegova ljepljivost znači da se pojedinačni mikroorganizmi mogu skupljati i formirati kolonije ili "biofilmove", a kada to učini dovoljan broj mikroorganizama, može doći do začepljenja cijevi ili kontaminacije medicinske opreme.
Ali ljuska također mora biti propusna: mnogi mikroorganizmi izlučuju različite enzime i druge metabolite kroz izvancelični materijal (ECM) u materijal koji žele pojesti ili zaraziti (kao što je trulo drvo ili tkivo kičmenjaka), a zatim, kada enzimi završe svoj posao, zadatak probave je vraćanje hranjivih tvari natrag kroz ECM.
To znači da ECM nije samo inertni zaštitni sloj; U stvari, kao što su Goodell i kolege pokazali, mikroorganizmi izgleda imaju sposobnost da kontrolišu viskoznost svog ECM-a i time njegovu propusnost. Kako to rade?
Kod gljiva, čini se da je sekret oksalna kiselina, uobičajena organska kiselina koja se prirodno javlja u mnogim biljkama, i, kako su Goodell i njegove kolege otkrili, mnogi mikroorganizmi izgleda koriste oksalnu kiselinu koju luče za vezivanje za vanjske slojeve ugljikohidrata, formirajući ljepljivu supstancu, , želatinasti ECM.
Ali kada je tim detaljnije proučio situaciju, otkrili su da oksalna kiselina ne samo da pomaže u proizvodnji izvanceličnog materijskog tijela (ECM), već ga i "reguliše": što su mikrobi više oksalne kiseline dodavali smjesi ugljikohidrata i kiseline, to je ECM postajao viskozniji. Što je ECM viskozniji, to više blokira velike molekule da uđu ili izađu iz mikroba, dok manje molekule ostaju slobodne da uđu u mikrob iz okoline i obrnuto.
Ovo otkriće dovodi u pitanje tradicionalno naučno razumijevanje o tome kako različite vrste spojeva koje oslobađaju gljivice i bakterije zapravo dospijevaju iz ovih mikroorganizama u okolinu. Goodell i kolege sugerišu da se u nekim slučajevima mikroorganizmi moraju više oslanjati na lučenje vrlo malih molekula kako bi napali matricu ili tkivo od kojeg mikroorganizam zavisi da bi preživio ili se zarazio. To znači da lučenje malih molekula također može igrati veliku ulogu u patogenezi ako veći enzimi ne mogu proći kroz mikrobnu ekstracelularnu matricu.
„Čini se da postoji srednji put“, rekao je Goodell, „gdje mikroorganizmi mogu kontrolirati nivoe kiselosti kako bi se prilagodili određenom okruženju, zadržavajući neke od većih molekula, poput enzima, dok istovremeno omogućavaju manjim molekulama da lako prolaze kroz izvancelični materijski sloj (ECM).“ Modulacija ECM-a oksalnom kiselinom može biti način da se mikroorganizmi zaštite od antimikrobnih sredstava i antibiotika, budući da se mnogi od ovih lijekova sastoje od vrlo velikih molekula. Upravo ta sposobnost prilagođavanja mogla bi biti ključ za prevazilaženje jedne od glavnih prepreka u antimikrobnoj terapiji, jer bi manipuliranje ECM-om kako bi se učinio propusnijim moglo poboljšati učinkovitost antibiotika i antimikrobnih sredstava.“

„Ako možemo kontrolirati biosintezu i lučenje malih kiselina poput oksalata u određenim mikrobima, onda možemo kontrolirati i ono što ulazi u mikrobe, što bi nam moglo omogućiti bolje liječenje mnogih mikrobnih bolesti“, rekao je Goodell.
U decembru 2022. godine, mikrobiolog Yasu Morita dobio je grant od Nacionalnog instituta za zdravlje za podršku istraživanju čiji je krajnji cilj razvoj novih, efikasnijih tretmana za tuberkulozu.

Ako želite više informacija, molim vas, pošaljite mi e-mail.
E-pošta：
info@pulisichem.cn
Tel.：
+86-533-3149598