Цю статтю було переглянуто відповідно до редакційних процедур та політик Science X. Редактори наголосили на таких якостях, забезпечуючи при цьому цілісність змісту:
Липкий зовнішній шар грибів і бактерій, який називається «позаклітинним матриксом» або ECM, має консистенцію желе та діє як захисний шар та оболонка. Але згідно з нещодавнім дослідженням, опублікованим у журналі iScience, проведеним Університетом Массачусетсу в Амхерсті у співпраці з Вустерським політехнічним інститутом, ECM деяких мікроорганізмів утворює гель лише за наявності щавлевої кислоти або інших простих кислот. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Оскільки ECM відіграє важливу роль у всьому, від стійкості до антибіотиків до засмічення труб та забруднення медичних пристроїв, розуміння того, як мікроорганізми маніпулюють своїми липкими гелевими шарами, має широке значення для нашого повсякденного життя.
«Мене завжди цікавили мікробні позаклітинні матрикси (ECM), — сказав Баррі Гуделл, професор мікробіології в Університеті Массачусетсу в Амхерсті та старший автор статті. — Люди часто думають про ECM як про інертний захисний зовнішній шар, який захищає мікроорганізми. Але він також може діяти як канал, що дозволяє поживним речовинам і ферментам переміщатися в мікробні клітини та з них».
Покриття виконує кілька функцій: його липкість означає, що окремі мікроорганізми можуть злипатися, утворюючи колонії або «біоплівки», і коли достатня кількість мікроорганізмів робить це, це може засмітити труби або забруднити медичне обладнання.
Але оболонка також повинна бути проникною. Багато мікроорганізмів виділяють різні ферменти та інші метаболіти через позаклітинний матрикс (ECM) у матеріал, який вони хочуть з'їсти або інфікувати (наприклад, гниючу деревину або тканини хребетних), а потім, коли ферменти завершують свою травну роботу, переміщують поживні речовини через ECM. З'єднання абсорбується назад в організм. позаклітинний матрикс.
Це означає, що позаклітинний матеріал (ECM) — це не просто інертний захисний шар; насправді, як продемонстрували Гуделл та його колеги, мікроорганізми, схоже, мають здатність контролювати липкість свого ECM і, отже, його проникність. Як вони це роблять? Фото: Б. Гуделл
У грибах секрет, ймовірно, являє собою щавлеву кислоту, поширену органічну кислоту, яка природним чином міститься в багатьох рослинах. Як виявили Гуделл та його колеги, багато мікробів, ймовірно, використовують щавлеву кислоту, яку вони виділяють, для зв'язування із зовнішнім шаром вуглеводів, утворюючи липкий, гелеподібний позаклітинний матрикс (ECM).
Але коли команда дослідників придивилася уважніше, вони виявили, що щавлева кислота не лише допомагає виробляти позаклітинний матрикс (ECM), але й «регулює» його: чим більше щавлевої кислоти мікроби додають до вуглеводно-кислотної суміші, тим в'язкішим стає ECM. Чим в'язкішим стає ECM, тим більше він блокує потрапляння великих молекул до мікроба або вихід з нього, тоді як менші молекули залишаються вільними для потрапляння до мікроба з навколишнього середовища і навпаки.
Це відкриття ставить під сумнів традиційне наукове розуміння того, як різні типи сполук, що вивільняються грибами та бактеріями, фактично потрапляють з цих мікроорганізмів у навколишнє середовище. Гуделл та його колеги припустили, що в деяких випадках мікроорганізмам, можливо, доведеться більше покладатися на секрецію дуже малих молекул для атаки матриксу або тканини, від яких залежить виживання або інфікування мікроорганізму.
Це означає, що секреція малих молекул також може відігравати велику роль у патогенезі, якщо більші ферменти не можуть пройти через мікробний позаклітинний матрикс.
«Схоже, що існує золота середина, — сказав Гуделл, — де мікроорганізми можуть контролювати рівень кислотності, щоб адаптуватися до певного середовища, зберігаючи деякі з більших молекул, таких як ферменти, дозволяючи при цьому меншим молекулам легко проходити через позаклітинний матрикс».
Модуляція позаклітинного матрикса (ECM) щавлевою кислотою може бути способом захисту мікроорганізмів від антимікробних препаратів та антибіотиків, оскільки багато з цих препаратів складаються з дуже великих молекул. Саме ця здатність до налаштування може бути ключем до подолання однієї з головних перешкод в антимікробній терапії, оскільки маніпулювання ECM для підвищення його проникності може підвищити ефективність антибіотиків та антимікробних препаратів.
«Якщо ми зможемо контролювати біосинтез і секрецію малих кислот, таких як оксалат, у певних мікробах, ми також зможемо контролювати, що потрапляє до мікробів, що може дозволити нам краще лікувати багато мікробних захворювань», – сказав Гуделл.
Додаткова інформація: Габріель Перес-Гонсалес та ін., Взаємодія оксалатів з бета-глюканом: значення для позаклітинного матриксу грибів та транспорту метаболітів, iScience (2023). DOI: 10.1016/j.isci.2023.106851
Якщо ви зіткнулися з друкарською помилкою, неточністю або хочете надіслати запит на редагування вмісту на цій сторінці, будь ласка, скористайтеся цією формою. Для загальних питань, будь ласка, скористайтеся нашою контактною формою. Для загальних відгуків скористайтеся розділом публічних коментарів нижче (дотримуйтесь інструкцій).
Ваш відгук дуже важливий для нас. Однак, через велику кількість повідомлень, ми не можемо гарантувати персоналізовану відповідь.
Ваша адреса електронної пошти використовується лише для того, щоб повідомити одержувачам, хто надіслав електронний лист. Ні ваша адреса, ні адреса одержувача не використовуватимуться для жодної іншої мети. Введена вами інформація відображатиметься у вашому електронному листі та не зберігатиметься Phys.org у жодній формі.
Отримуйте щотижневі та/або щоденні оновлення на вашу поштову скриньку. Ви можете відмовитися від підписки будь-коли, і ми ніколи не передамо ваші дані третім особам.
Ми робимо наш контент доступним для всіх. Розгляньте можливість підтримати місію Science X, придбавши преміум-акаунт.
Цей веб-сайт використовує файли cookie для полегшення навігації, аналізу використання вами наших послуг, збору даних для персоналізації реклами та надання контенту від третіх сторін. Використовуючи наш веб-сайт, ви підтверджуєте, що прочитали та зрозуміли нашу Політику конфіденційності та Умови використання.