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 ВКМ 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 проводником питательных веществ и ферментов 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, гнилую древесину или ткани позвоночных), а затем, после того как ферменты завершат свою работу, начинается процесс пищеварения – возвращение питательных веществ обратно через ВКМ.
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 вязкость своего ВКМ и, следовательно, его проницаемость. Как они это делают?
У грибов, по-видимому, секрет представляет собой щавелевую кислоту, распространенную органическую кислоту, которая естественным образом встречается во многих растениях, и, как обнаружили Гуделл и его коллеги, многие микроорганизмы, по всей видимости, используют выделяемую ими щавелевую кислоту для связывания с внешними слоями углеводов, образуя липкое вещество, желеобразный 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, попадают из этих микроорганизмов в окружающую среду. Гуделл и его коллеги предположили, что в некоторых случаях микроорганизмам, возможно, приходится в большей степени полагаться на секрецию очень малых 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 препаратов и антибиотиков, 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 для 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, то мы также сможем контролировать то, что попадает в эти микробы, что позволит нам лучше лечить многие микробные заболевания», — сказал Гуделл.
В декабре 2022 года микробиолог Ясу Морита получил грант от Национальных институтов здравоохранения на поддержку исследований, направленных на разработку новых, более эффективных методов лечения туберкулеза.

Если вам нужна более подробная информация, пожалуйста, отправьте мне электронное письмо.
Электронная почта:
info@pulisichem.cn
Тел.:
+86-533-3149598