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 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. 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 матеріали (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 служити провідником для поживних речовин і ферментів у 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, гнилу деревину або тканини хребетних), а потім, як тільки ферменти завершать свою роботу, завдання травлення – повернути поживні речовини назад через ECM.
Це означає, що ECM — це не просто інертний захисний шар; насправді, як продемонстрували Гуделл та його колеги, мікроорганізми, здається, мають здатність контролювати в'язкість свого ECM і, отже, його проникність. Як вони це роблять?
У грибів секрет, ймовірно, являє собою щавлеву кислоту, поширену органічну кислоту, яка природним чином зустрічається в багатьох рослинах, і, як виявили Гуделл та його колеги, багато мікроорганізмів, здається, використовують щавлеву кислоту, яку вони виділяють, для зв'язування із зовнішніми шарами вуглеводів, утворюючи липку речовину, желеподібний 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 мікроорганізми можуть 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 позаклітинний матрикс мікробів.
«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 (ECM). Модуляція ECM за допомогою щавлевої кислоти може бути способом для мікроорганізмів захистити себе 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, щоб зробити його більш проникним, може підвищити ефективність антибіотиків та антимікробних препаратів».

«Якщо ми зможемо контролювати біосинтез і секрецію малих кислот, таких як оксалат, у певних мікробах, то ми також зможемо контролювати, що потрапляє до мікробів, що може дозволити нам краще лікувати багато мікробних захворювань», – сказав Гуделл.
У грудні 2022 року мікробіолог Ясу Моріта отримав грант від Національних інститутів охорони здоров'я на підтримку досліджень, спрямованих на розробку нових, ефективніших методів лікування туберкульозу.

Якщо ви хочете отримати більше інформації, будь ласка, надішліть мені електронного листа.
Електронна пошта：
info@pulisichem.cn
Тел.：
+86-533-3149598