Det klæbrige ydre lag af svampe og bakterier, kaldet den "ekstracellulære matrix" eller ECM, har en geléagtig konsistens og fungerer som et beskyttende lag og skal. Men ifølge en nylig undersøgelse i tidsskriftet iScience, udført af University of Massachusetts Amherst i samarbejde med Worcester Polytechnic Institute, danner ECM hos nogle mikroorganismer kun en gel i nærvær af oxalsyre eller andre simple syrer. Fordi ECM spiller en vigtig rolle i alt fra antibiotikaresistens til tilstoppede rør og kontaminering af medicinsk udstyr, har det brede implikationer for vores dagligdag at forstå, hvordan mikroorganismer manipulerer deres klæbrige gellag.

"Jeg har altid været interesseret i mikrobielle ECM'er," sagde Barry Goodell, professor i mikrobiologi ved University of Massachusetts Amherst og seniorforfatter af artiklen. "Folk tænker ofte på ECM'en som et inert beskyttende ydre lag, der beskytter mikroorganismer. Men den kan også tjene som en kanal for næringsstoffer og enzymer ind og ud af mikrobielle celler."
Belægningen tjener flere funktioner: dens klæbrighed betyder, at individuelle mikroorganismer kan klumpe sig sammen og danne kolonier eller "biofilm", og når nok mikroorganismer gør dette, kan den tilstoppe rør eller forurene medicinsk udstyr.
Men skallen skal også være permeabel: mange mikroorganismer udskiller forskellige enzymer og andre metabolitter ud gennem ECM, til det materiale, de ønsker at spise eller inficere (såsom råddent træ eller hvirveldyrsvæv), og når enzymerne har fuldført deres arbejde, udfører de fordøjelsesopgaven – de returnerer næringsstoffer tilbage gennem ECM.
Det betyder, at ECM ikke blot er et inert beskyttende lag; faktisk, som Goodell og kolleger har vist, ser mikroorganismer ud til at have evnen til at kontrollere viskositeten af ​​deres ECM og dermed dens permeabilitet. Hvordan gør de det?
Hos svampe ser ud til at sekretet være oxalsyre, en almindelig organisk syre, der forekommer naturligt i mange planter, og som Goodell og hans kolleger opdagede, ser det ud til, at mange mikroorganismer bruger den oxalsyre, de udskiller, til at binde sig til de ydre lag af kulhydrater, hvorved de danner et klæbrigt stof, en gelélignende ECM.
Men da holdet undersøgte det nærmere, opdagede de, at oxalsyre ikke kun hjalp med at producere ECM, men også "regulerede" det: jo mere oxalsyre mikroberne tilsatte kulhydrat-syre-blandingen, desto mere viskøs blev ECM'en. Jo mere viskøs ECM'en bliver, desto mere blokerer den store molekyler fra at trænge ind i eller forlade mikroben, mens mindre molekyler forbliver frie til at trænge ind i mikroben fra omgivelserne og omvendt.
Denne opdagelse udfordrer den traditionelle videnskabelige forståelse af, hvordan de forskellige typer forbindelser, der frigives af svampe og bakterier, rent faktisk kommer fra disse mikroorganismer ud i miljøet. Goodell og kolleger foreslog, at mikroorganismer i nogle tilfælde muligvis er mere afhængige af udskillelsen af ​​meget små molekyler for at angribe den matrix eller det væv, som mikroorganismen er afhængig af for at overleve, eller for at blive inficeret. Det betyder, at udskillelsen af ​​små molekyler også kan spille en stor rolle i patogenesen, hvis større enzymer ikke kan passere gennem den mikrobielle ekstracellulære matrix.
"Der synes at være en mellemvej," sagde Goodell, "hvor mikroorganismer kan kontrollere surhedsniveauer for at tilpasse sig et bestemt miljø, bevare nogle af de større molekyler, såsom enzymer, samtidig med at mindre molekyler nemt kan passere gennem ECM. Modulering af ECM med oxalsyre kan være en måde for mikroorganismer at beskytte sig mod antimikrobielle stoffer og antibiotika, da mange af disse lægemidler består af meget store molekyler. Det er denne tilpasningsevne, der kan være nøglen til at overvinde en af ​​de største hindringer i antimikrobiel behandling, da manipulation af ECM for at gøre den mere permeabel kan forbedre effektiviteten af ​​antibiotika og antimikrobielle stoffer."

"Hvis vi kan kontrollere biosyntesen og udskillelsen af ​​små syrer som oxalat i visse mikrober, kan vi også kontrollere, hvad der kommer ind i mikroberne, hvilket kan give os mulighed for bedre at behandle mange mikrobielle sygdomme," sagde Goodell.
I december 2022 modtog mikrobiolog Yasu Morita en bevilling fra National Institutes of Health til at støtte forskning, der i sidste ende har til formål at udvikle nye og mere effektive behandlinger mod tuberkulose.

Hvis du ønsker yderligere oplysninger, så send mig venligst en e-mail.
E-mail:
info@pulisichem.cn
Tlf.:
+86-533-3149598