Det klebrige ytre laget av sopp og bakterier, kalt «ekstracellulær matrise» eller ECM, har konsistensen av gelé og fungerer som et beskyttende lag og skall. Men ifølge en fersk studie i tidsskriftet iScience, utført av University of Massachusetts Amherst i samarbeid med Worcester Polytechnic Institute, danner ECM hos noen mikroorganismer bare en gel i nærvær av oksalsyre eller andre enkle syrer. Fordi ECM spiller en viktig rolle i alt fra antibiotikaresistens til tette rør og forurensning av medisinsk utstyr, har det brede implikasjoner for vårt daglige liv å forstå hvordan mikroorganismer manipulerer deres klebrige gellag.

«Jeg har alltid vært interessert i mikrobielle ECM-er», sa Barry Goodell, professor i mikrobiologi ved University of Massachusetts Amherst og seniorforfatter av artikkelen. «Folk tenker ofte på ECM som et inert beskyttende ytre lag som beskytter mikroorganismer. Men det kan også tjene som en kanal for næringsstoffer og enzymer inn og ut av mikrobielle celler.»
Belegget har flere funksjoner: klebrigheten gjør at individuelle mikroorganismer kan klumpe seg sammen og danne kolonier eller «biofilmer», og når nok mikroorganismer gjør dette, kan det tette rør eller forurense medisinsk utstyr.
Men skallet må også være permeabelt: mange mikroorganismer skiller ut forskjellige enzymer og andre metabolitter gjennom ECM, inn i materialet de ønsker å spise eller infisere (som råttent treverk eller virveldyrvev), og når enzymene har fullført arbeidet sitt, er det fordøyelsesoppgaven – de returnerer næringsstoffer tilbake gjennom ECM.
Dette betyr at ECM ikke bare er et inert beskyttende lag; faktisk, som Goodell og kolleger demonstrerte, ser det ut til at mikroorganismer har evnen til å kontrollere viskositeten til ECM-en sin og dermed dens permeabilitet. Hvordan gjør de det?
Hos sopp ser det ut til at sekresjonen er oksalsyre, en vanlig organisk syre som forekommer naturlig i mange planter, og, som Goodell og kollegene hans oppdaget, ser det ut til at mange mikroorganismer bruker oksalsyren de skiller ut til å binde seg til ytre lag av karbohydrater, og danner et klebrig stoff, en geléaktig ECM.
Men da teamet undersøkte nærmere, oppdaget de at oksalsyre ikke bare bidro til å produsere ECM, men også «regulerte» det: jo mer oksalsyre mikrobene tilsatte karbohydrat-syreblandingen, desto mer viskøs ble ECM. Jo mer viskøs ECM blir, desto mer blokkerer den store molekyler fra å komme inn i eller forlate mikroben, mens mindre molekyler forblir frie til å komme inn i mikroben fra omgivelsene og omvendt.
Denne oppdagelsen utfordrer tradisjonell vitenskapelig forståelse av hvordan de ulike typene forbindelser som frigjøres av sopp og bakterier faktisk kommer fra disse mikroorganismene til miljøet. Goodell og kolleger antydet at mikroorganismer i noen tilfeller må stole mer på utskillelse av svært små molekyler for å angripe matrisen eller vevet som mikroorganismen er avhengig av for å overleve eller bli infisert. Dette betyr at utskillelse av små molekyler også kan spille en stor rolle i patogenesen hvis større enzymer ikke kan passere gjennom den mikrobielle ekstracellulære matrisen.
«Det ser ut til å finnes en mellomting», sa Goodell, «der mikroorganismer kan kontrollere surhetsnivåene for å tilpasse seg et bestemt miljø, og samtidig beholde noen av de større molekylene, som enzymer, samtidig som mindre molekyler enkelt kan passere gjennom ECM.» Modulering av ECM med oksalsyre kan være en måte for mikroorganismer å beskytte seg mot antimikrobielle stoffer og antibiotika, siden mange av disse legemidlene består av svært store molekyler. Det er denne tilpasningsevnen som kan være nøkkelen til å overvinne en av de største hindringene i antimikrobiell behandling, ettersom manipulering av ECM for å gjøre den mer permeabel kan forbedre effektiviteten til antibiotika og antimikrobielle stoffer.

«Hvis vi kan kontrollere biosyntesen og utskillelsen av små syrer som oksalat i visse mikrober, kan vi også kontrollere hva som går inn i mikrobene, noe som kan gjøre det mulig for oss å behandle mange mikrobielle sykdommer bedre», sa Goodell.
I desember 2022 mottok mikrobiolog Yasu Morita et stipend fra National Institutes of Health for å støtte forskning som i siste instans hadde som mål å utvikle nye, mer effektive behandlinger for tuberkulose.

Hvis du ønsker mer informasjon, kan du sende meg en e-post.
E-post:
info@pulisichem.cn
Tlf.:
+86-533-3149598