Данная статья была рецензирована в соответствии с редакционными процедурами и политикой журнала Science X. Редакторы, обеспечивая при этом целостность содержания, уделили особое внимание следующим качествам:
Липкий внешний слой грибов и бактерий, называемый «внеклеточным матриксом» или ВКМ, имеет желеобразную консистенцию и служит защитным слоем и оболочкой. Однако, согласно недавнему исследованию, опубликованному в журнале iScience и проведенному Массачусетским университетом в Амхерсте в сотрудничестве с Вустерским политехническим институтом, ВКМ некоторых микроорганизмов образует гель только в присутствии щавелевой кислоты или других простых кислот.
Поскольку внеклеточный матрикс играет важную роль во всем, от устойчивости к антибиотикам до засорения труб и загрязнения медицинских приборов, понимание того, как микроорганизмы манипулируют своими липкими гелевыми слоями, имеет широкие последствия для нашей повседневной жизни.
«Меня всегда интересовали микробные внеклеточные матрицы (ВКМ)», — сказал Барри Гуделл, профессор микробиологии в Массачусетском университете в Амхерсте и старший автор статьи. «Люди часто думают о ВКМ как об инертном защитном внешнем слое, который защищает микроорганизмы. Но он также может служить каналом, позволяющим питательным веществам и ферментам перемещаться внутрь и наружу микробных клеток».
Это покрытие выполняет несколько функций: благодаря своей липкости отдельные микроорганизмы могут слипаться, образуя колонии или «биопленки», и когда этого становится достаточно много, микроорганизмы могут засорять трубы или загрязнять медицинское оборудование.
Но оболочка также должна быть проницаемой. Многие микроорганизмы выделяют различные ферменты и другие метаболиты через внеклеточный матрикс (ВКМ) в материал, который они хотят съесть или заразить (например, гниющую древесину или ткани позвоночных), а затем, когда ферменты завершают свою работу по перевариванию, перемещают питательные вещества через ВКМ. Соединение всасывается обратно в организм. внеклеточный матрикс.
Это означает, что внеклеточный матрикс (ВКМ) — это не просто инертный защитный слой; на самом деле, как показали Гуделл и его коллеги, микроорганизмы, по-видимому, обладают способностью контролировать липкость своего ВКМ и, следовательно, его проницаемость. Как они это делают? Фото: Б. Гуделл
У грибов, по-видимому, выделяется щавелевая кислота, распространенная органическая кислота, встречающаяся в природе во многих растениях. Как обнаружили Гуделл и его коллеги, многие микробы, похоже, используют выделяемую ими щавелевую кислоту для связывания с внешним слоем углеводов, образуя липкий, гелеобразный внеклеточный матрикс.
Но при более детальном изучении команда обнаружила, что щавелевая кислота не только способствовала образованию внеклеточного матрикса (ВКМ), но и «регулировала» его: чем больше щавелевой кислоты микробы добавляли в смесь углеводов и кислот, тем более вязким становился ВКМ. Чем вязче становится ВКМ, тем сильнее он препятствует проникновению крупных молекул в микроб и их выходу из него, в то время как более мелкие молекулы остаются свободными для проникновения в микроб из окружающей среды и наоборот.
Это открытие ставит под сомнение традиционное научное понимание того, как различные типы соединений, выделяемых грибами и бактериями, фактически попадают из этих микроорганизмов в окружающую среду. Гуделл и его коллеги предположили, что в некоторых случаях микроорганизмам, возможно, приходится в большей степени полагаться на выделение очень маленьких молекул для атаки матрикса или ткани, от которых зависит выживание или заражение микроорганизма.
Это означает, что секреция малых молекул также может играть важную роль в патогенезе, если более крупные ферменты не могут пройти через внеклеточный матрикс микроорганизмов.
«Похоже, существует золотая середина, — сказал Гуделл, — где микроорганизмы могут контролировать уровень кислотности, чтобы адаптироваться к конкретной среде, сохраняя при этом некоторые более крупные молекулы, такие как ферменты, и позволяя более мелким молекулам легко проходить через внеклеточный матрикс».
Модуляция внеклеточного матрикса щавелевой кислотой может быть способом защиты микроорганизмов от противомикробных и антибиотических препаратов, поскольку многие из этих лекарств состоят из очень крупных молекул. Именно эта способность к индивидуальной настройке может стать ключом к преодолению одного из главных препятствий в антимикробной терапии, поскольку манипулирование внеклеточным матриксом с целью повышения его проницаемости может улучшить эффективность антибиотиков и противомикробных препаратов.
«Если мы сможем контролировать биосинтез и секрецию небольших кислот, таких как оксалат, в определенных микробах, мы также сможем контролировать то, что попадает в эти микробы, что позволит нам лучше лечить многие микробные заболевания», — сказал Гуделл.
Дополнительная информация: Габриэль Перес-Гонсалес и др., Взаимодействие оксалатов с бета-глюканом: последствия для внеклеточного матрикса грибов и транспорта метаболитов, iScience (2023). DOI: 10.1016/j.isci.2023.106851
Если вы обнаружили опечатку, неточность или хотите внести изменения в текст на этой странице, пожалуйста, воспользуйтесь этой формой. Для общих вопросов используйте нашу контактную форму. Для обратной связи используйте раздел комментариев ниже (следуйте инструкциям).
Ваши отзывы очень важны для нас. Однако из-за большого количества сообщений мы не можем гарантировать персонализированный ответ.
Ваш адрес электронной почты используется только для того, чтобы сообщить получателям, кто отправил письмо. Ни ваш адрес, ни адрес получателя не будут использоваться для каких-либо других целей. Введенная вами информация будет отображаться в вашем электронном письме и не будет храниться Phys.org ни в какой форме.
Получайте еженедельные и/или ежедневные обновления на свою электронную почту. Вы можете отписаться в любое время, и мы никогда не будем передавать ваши данные третьим лицам.
Мы делаем наш контент доступным для всех. Пожалуйста, рассмотрите возможность поддержать миссию Science X, оформив премиум-аккаунт.
Этот веб-сайт использует файлы cookie для упрощения навигации, анализа использования вами наших услуг, сбора данных для персонализации рекламы и предоставления контента от третьих лиц. Используя наш веб-сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику конфиденциальности и Условия использования.