Niniejszy artykuł został zweryfikowany zgodnie z procedurami i zasadami redakcyjnymi Science X. Redaktorzy zwrócili uwagę na następujące cechy, dbając jednocześnie o integralność treści:
Lepka warstwa zewnętrzna grzybów i bakterii, zwana „matrycą zewnątrzkomórkową” (ECM), ma konsystencję galaretki i działa jak warstwa ochronna i osłonka. Jednak według niedawnego badania opublikowanego w czasopiśmie „iScience”, przeprowadzonego przez Uniwersytet Massachusetts w Amherst we współpracy z Worcester Polytechnic Institute, ECM niektórych mikroorganizmów tworzy żel tylko w obecności kwasu szczawiowego lub innych kwasów prostych. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Ponieważ ECM odgrywa istotną rolę w wielu procesach, od oporności na antybiotyki po zatykanie rur i skażenie urządzeń medycznych, zrozumienie, w jaki sposób mikroorganizmy manipulują lepkimi warstwami żelowymi, ma szerokie implikacje dla naszego codziennego życia.
„Zawsze interesowały mnie mikrobiologiczne ECM” – powiedział Barry Goodell, profesor mikrobiologii na Uniwersytecie Massachusetts w Amherst i starszy autor artykułu. „Ludzie często postrzegają ECM jako obojętną warstwę ochronną, która chroni mikroorganizmy. Może ona jednak również pełnić funkcję kanału, przez który składniki odżywcze i enzymy mogą przedostawać się do i z komórek mikroorganizmów”.
Powłoka spełnia kilka funkcji: jej lepkość sprawia, że ​​pojedyncze mikroorganizmy mogą się ze sobą łączyć, tworząc kolonie lub „biofilmy”, a gdy zrobi to wystarczająca liczba mikroorganizmów, może to spowodować zatkanie rur lub zanieczyszczenie sprzętu medycznego.
Ale skorupa musi być również przepuszczalna. Wiele mikroorganizmów wydziela różne enzymy i inne metabolity przez ECM do materiału, który chcą zjeść lub zainfekować (takiego jak gnijące drewno lub tkanka kręgowców), a następnie, gdy enzymy zakończą trawienie, transportują składniki odżywcze przez ECM. Związek jest wchłaniany z powrotem do organizmu. macierz zewnątrzkomórkowa.
Oznacza to, że ECM nie jest jedynie obojętną warstwą ochronną. W rzeczywistości, jak wykazali Goodell i współpracownicy, mikroorganizmy wydają się mieć zdolność kontrolowania lepkości swojej ECM, a tym samym jej przepuszczalności. Jak to robią? Źródło zdjęcia: B. Goodell
W grzybach wydzieliną wydaje się być kwas szczawiowy, powszechny kwas organiczny występujący naturalnie w wielu roślinach. Jak odkryli Goodell i jego współpracownicy, wiele mikroorganizmów wykorzystuje wydzielany kwas szczawiowy do wiązania się z zewnętrzną warstwą węglowodanów, tworząc lepką, galaretowatą macierz zewnątrzkomórkową (ECM).
Jednak gdy zespół przyjrzał się bliżej, odkrył, że kwas szczawiowy nie tylko wspomagał produkcję ECM, ale także ją „regulował”: im więcej kwasu szczawiowego mikroby dodawały do ​​mieszaniny węglowodanów i kwasów, tym bardziej lepka stawała się ECM. Im bardziej lepka staje się ECM, tym bardziej blokuje ona przedostawanie się dużych cząsteczek do mikroba lub ich wyprowadzanie, podczas gdy mniejsze cząsteczki pozostają wolne i mogą przedostawać się do mikroba z otoczenia i odwrotnie.
To odkrycie podważa tradycyjne naukowe rozumienie tego, w jaki sposób różne rodzaje związków uwalnianych przez grzyby i bakterie przedostają się z tych mikroorganizmów do środowiska. Goodell i współpracownicy zasugerowali, że w niektórych przypadkach mikroorganizmy mogą być zmuszone do silniejszego polegania na wydzielaniu bardzo małych cząsteczek, aby atakować macierz lub tkankę, od której zależy ich przetrwanie lub zakażenie.
Oznacza to, że wydzielanie małych cząsteczek może również odgrywać istotną rolę w patogenezie, jeśli większe enzymy nie mogą przedostać się przez macierz zewnątrzkomórkową drobnoustrojów.
„Wydaje się, że istnieje rozwiązanie pośrednie” – powiedział Goodell – „w którym mikroorganizmy mogą kontrolować poziom kwasowości, aby dostosować się do konkretnego środowiska, zatrzymując niektóre większe cząsteczki, takie jak enzymy, a jednocześnie pozwalając mniejszym cząsteczkom na łatwe przenikanie przez ECM”.
Modulacja ECM kwasem szczawiowym może być sposobem na ochronę mikroorganizmów przed lekami przeciwdrobnoustrojowymi i antybiotykami, ponieważ wiele z tych leków składa się z bardzo dużych cząsteczek. To właśnie ta zdolność do personalizacji może być kluczem do pokonania jednej z głównych przeszkód w terapii przeciwdrobnoustrojowej, ponieważ manipulacja ECM w celu zwiększenia jej przepuszczalności może poprawić skuteczność antybiotyków i leków przeciwdrobnoustrojowych.
„Jeśli uda nam się kontrolować biosyntezę i wydzielanie małych kwasów, takich jak szczawian, u niektórych drobnoustrojów, będziemy mogli również kontrolować, co trafia do drobnoustrojów, co może pozwolić nam na skuteczniejsze leczenie wielu chorób wywoływanych przez drobnoustroje” – powiedział Goodell.
Więcej informacji: Gabriel Perez-Gonzalez i in., Interakcja szczawianów z beta-glukanem: implikacje dla macierzy zewnątrzkomórkowej grzybów i transportu metabolitów, iScience (2023). DOI: 10.1016/j.isci.2023.106851
Jeśli natkniesz się na literówkę, nieścisłość lub chcesz zgłosić prośbę o edycję treści na tej stronie, skorzystaj z tego formularza. W przypadku pytań ogólnych prosimy o skorzystanie z naszego formularza kontaktowego. Aby przesłać opinię, skorzystaj z sekcji komentarzy publicznych poniżej (postępuj zgodnie z instrukcjami).
Twoja opinia jest dla nas bardzo ważna. Jednak ze względu na dużą liczbę wiadomości nie możemy zagwarantować spersonalizowanej odpowiedzi.
Twój adres e-mail służy wyłącznie do poinformowania odbiorców o nadawcy wiadomości. Ani Twój adres, ani adres odbiorcy nie będą wykorzystywane do żadnych innych celów. Podane przez Ciebie informacje pojawią się w Twojej wiadomości e-mail i nie będą przechowywane przez Phys.org w żadnej formie.
Otrzymuj cotygodniowe i/lub codzienne aktualizacje w swojej skrzynce odbiorczej. Możesz zrezygnować z subskrypcji w dowolnym momencie, a my nigdy nie udostępnimy Twoich danych osobom trzecim.
Udostępniamy nasze treści każdemu. Rozważ wsparcie misji Science X za pomocą konta premium.
Ta strona internetowa używa plików cookie, aby ułatwić nawigację, analizować sposób korzystania z naszych usług, zbierać dane personalizacyjne reklam i udostępniać treści pochodzące od stron trzecich. Korzystając z naszej strony internetowej, potwierdzasz, że zapoznałeś się z naszą Polityką Prywatności i Warunkami Korzystania i je rozumiesz.