Ljepljivi vanjski sloj gljivica i bakterija, nazvan „izvanstanični matriks“ ili ECM, ima konzistenciju želea i djeluje kao zaštitni sloj i ljuska. No, prema nedavnoj studiji u časopisu iScience, koju je provelo Sveučilište Massachusetts Amherst u suradnji s Politehničkim institutom Worcester, ECM nekih mikroorganizama formira gel samo u prisutnosti 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 manipuliraju svojim ljepljivim slojevima gela ima široke implikacije za naš svakodnevni život.

„Oduvijek su me zanimali mikrobni izvancelični materijali (ECM)“, rekao je Barry Goodell, profesor mikrobiologije na Sveučilištu Massachusetts Amherst i glavni autor rada. „Ljudi često ECM smatraju inertnim zaštitnim vanjskim slojem koji štiti mikroorganizme. Ali on također može poslužiti kao kanal za hranjive tvari i enzime u i iz mikrobnih stanica.“
Premaz ima nekoliko funkcija: njegova ljepljivost znači da se pojedinačni mikroorganizmi mogu skupljati i stvarati kolonije ili „biofilmove“, a kada to učini dovoljan broj mikroorganizama, može začepiti cijevi ili kontaminirati medicinsku opremu.
Ali ljuska također mora biti propusna: mnogi mikroorganizmi izlučuju razne enzime i druge metabolite kroz izvancelični materijal (ECM) u materijal koji žele pojesti ili zaraziti (poput trulog drva ili tkiva kralježnjaka), a zatim, nakon što enzimi završe svoj posao, zadatak probave - vraćanje hranjivih tvari natrag kroz ECM.
To znači da ECM nije samo inertni zaštitni sloj; Zapravo, kako su Goodell i kolege pokazali, čini se da mikroorganizmi imaju sposobnost kontrolirati viskoznost svog ECM-a i time njegovu propusnost. Kako to rade?
Kod gljiva, čini se da je izlučevina oksalna kiselina, uobičajena organska kiselina koja se prirodno javlja u mnogim biljkama, a, kako su otkrili Goodell i njegovi kolege, mnogi mikroorganizmi koriste oksalnu kiselinu koju izlučuju za vezanje na vanjske slojeve ugljikohidrata, tvoreći ljepljivu tvar, želatinasti izvancelični materijal (ECM).
No kada je tim detaljnije proučio situaciju, otkrili su da oksalna kiselina ne samo da pomaže u proizvodnji izvanceličnog materijskog tijela (ECM), već ga i "regulira": 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 od ulaska ili izlaska iz mikroba, dok manje molekule ostaju slobodne za ulazak u mikrob iz okoline i obrnuto.
Ovo otkriće dovodi u pitanje tradicionalno znanstveno razumijevanje o tome kako različite vrste spojeva koje oslobađaju gljivice i bakterije zapravo dospijevaju iz tih mikroorganizama u okoliš. Goodell i kolege sugerirali su da se u nekim slučajevima mikroorganizmi moraju više oslanjati na lučenje vrlo malih molekula kako bi napali matricu ili tkivo o kojem mikroorganizam ovisi 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 izvanstaničnu matricu.
„Čini se da postoji srednji put“, rekao je Goodell, „gdje mikroorganizmi mogu kontrolirati razinu kiselosti kako bi se prilagodili određenom okruženju, zadržavajući neke od većih molekula, poput enzima, a istovremeno omogućujući manjim molekulama da lako prolaze kroz izvancelični materijal (ECM).“ Modulacija ECM-a oksalnom kiselinom može biti način na koji se mikroorganizmi mogu zaštititi od antimikrobnih sredstava i antibiotika, budući da se mnogi od tih lijekova sastoje od vrlo velikih molekula. Upravo ta sposobnost prilagodbe mogla bi biti ključ za prevladavanje 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 što ulazi u mikrobe, što bi nam moglo omogućiti bolje liječenje mnogih mikrobnih bolesti“, rekao je Goodell.
U prosincu 2022., mikrobiolog Yasu Morita primio je potporu od Nacionalnog instituta za zdravlje za potporu istraživanju čiji je krajnji cilj razvoj novih, učinkovitijih tretmana za tuberkulozu.

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