Лепкавият външен слой на гъбичките и бактериите, наречен „извънклетъчна матрица“ или ECM, има консистенцията на желе и действа като защитен слой и обвивка. Но според скорошно проучване в списанието iScience, проведено от Университета на Масачузетс Амхърст в сътрудничество с Политехническия институт Уорчестър, ECM на някои микроорганизми образува гел само в присъствието на оксалова киселина или други прости киселини. Тъй като ECM играе важна роля във всичко - от антибиотична резистентност до запушени тръби и замърсяване на медицински изделия, разбирането как микроорганизмите манипулират своите лепкави гел слоеве има широки последици за нашето ежедневие.

„Винаги съм се интересувал от микробните извънклетъчни мембрани (ECM)“, каза Бари Гудел, професор по микробиология в Университета на Масачузетс Амхърст и старши автор на статията. „Хората често мислят за ECM като за инертен защитен външен слой, който защитава микроорганизмите. Но той може да служи и като канал за хранителни вещества и ензими във и извън микробните клетки.“
Покритието изпълнява няколко функции: неговата лепкавост означава, че отделните микроорганизми могат да се слепват, за да образуват колонии или „биофилми“, а когато достатъчно микроорганизми направят това, те могат да запушат тръби или да замърсят медицинско оборудване.
Но черупката също трябва да е пропусклива: много микроорганизми отделят различни ензими и други метаболити през извънклетъчната мембрана (ECM) в материала, който искат да изядат или заразят (като например гнила дървесина или тъкан на гръбначно животно), и след това, след като ензимите са завършили работата си, задачата на храносмилането е връщането на хранителните вещества обратно през ECM.
Това означава, че ECM не е просто инертен защитен слой; всъщност, както Гудел и колегите му демонстрираха, микроорганизмите изглежда имат способността да контролират вискозитета на своя ECM и следователно неговата пропускливост. Как го правят?
При гъбите секретът изглежда е оксалова киселина, често срещана органична киселина, която се среща естествено в много растения, и както Гудел и колегите му открили, много микроорганизми изглежда използват оксаловата киселина, която отделят, за да се свържат с външни слоеве от въглехидрати, образувайки лепкаво вещество, подобно на желе, извънклетъчен матрикс (ECM).
Но когато екипът се вгледа по-внимателно, те открили, че оксаловата киселина не само помага за производството на извънклетъчната матриксална маса (ECM), но и я „регулира“: колкото повече оксалова киселина микробите добавят към сместа от въглехидрати и киселини, толкова по-вискозен става ECM. Колкото по-вискозен става ECM, толкова повече той блокира навлизането или излизането на големи молекули от микроба, докато по-малките молекули остават свободни да навлизат в микроба от околната среда и обратно.
Това откритие оспорва традиционното научно разбиране за това как различните видове съединения, отделяни от гъбички и бактерии, всъщност попадат от тези микроорганизми в околната среда. Гудел и колеги предполагат, че в някои случаи микроорганизмите може да се наложи да разчитат повече на секрецията на много малки молекули, за да атакуват матрицата или тъканта, от която зависи микроорганизмът, за да оцелее или да се зарази. Това означава, че секрецията на малки молекули може също да играе голяма роля в патогенезата, ако по-големите ензими не могат да преминат през микробната извънклетъчна матрица.
„Изглежда има среден път“, каза Гудел, „при който микроорганизмите могат да контролират нивата на киселинност, за да се адаптират към определена среда, задържайки някои от по-големите молекули, като ензими, като същевременно позволяват на по-малките молекули лесно да преминават през извънклетъчната мембрана (ECM).“ Модулацията на ECM с оксалова киселина може да бъде начин микроорганизмите да се предпазят от антимикробни средства и антибиотици, тъй като много от тези лекарства се състоят от много големи молекули. Именно тази способност за персонализиране може да бъде ключът към преодоляване на една от основните пречки в антимикробната терапия, тъй като манипулирането на ECM, за да стане по-пропусклив, би могло да подобри ефективността на антибиотиците и антимикробните средства.

„Ако можем да контролираме биосинтеза и секрецията на малки киселини като оксалат в определени микроби, тогава можем да контролираме и какво влиза в микробите, което би ни позволило да лекуваме по-добре много микробни заболявания“, каза Гудел.
През декември 2022 г. микробиологът Ясу Морита получи грант от Националните здравни институти в подкрепа на изследвания, насочени към разработване на нови, по-ефективни лечения за туберкулоза.

Ако желаете повече информация, моля, изпратете ми имейл.
Имейл：
info@pulisichem.cn
Тел.：
+86-533-3149598