Lepkavá vonkajšia vrstva húb a baktérií, nazývaná „extracelulárna matrica“ alebo ECM, má konzistenciu želé a pôsobí ako ochranná vrstva a škrupina. Podľa nedávnej štúdie v časopise iScience, ktorú vykonala University of Massachusetts Amherst v spolupráci s Worcester Polytechnic Institute, ECM niektorých mikroorganizmov tvorí gél iba v prítomnosti kyseliny šťaveľovej alebo iných jednoduchých kyselín. Keďže ECM hrá dôležitú úlohu vo všetkom od rezistencie na antibiotiká až po upchaté potrubia a kontamináciu zdravotníckych pomôcok, pochopenie toho, ako mikroorganizmy manipulujú s ich lepkavými gélovými vrstvami, má široké dôsledky pre náš každodenný život.

„Vždy ma zaujímali mikrobiálne mimozemské bunky (ECM),“ povedal Barry Goodell, profesor mikrobiológie na University of Massachusetts Amherst a hlavný autor článku. „Ľudia si často predstavujú ECM ako inertnú ochrannú vonkajšiu vrstvu, ktorá chráni mikroorganizmy. Môže však slúžiť aj ako kanál pre živiny a enzýmy do a z mikrobiálnych buniek.“
Povlak slúži na niekoľko funkcií: jeho lepivosť znamená, že jednotlivé mikroorganizmy sa môžu zhlukovať a vytvárať kolónie alebo „biofilmy“, a keď to urobí dostatok mikroorganizmov, môže to upchať potrubia alebo kontaminovať zdravotnícke zariadenia.
Škrupina však musí byť aj priepustná: mnohé mikroorganizmy vylučujú rôzne enzýmy a iné metabolity cez extracelulárny maternicový trakt (ECM) do materiálu, ktorý chcú zjesť alebo infikovať (napríklad zhnité drevo alebo tkanivo stavovcov), a potom, keď enzýmy dokončia svoju prácu, je úlohou trávenia vrátiť živiny späť cez ECM.
To znamená, že ECM nie je len inertná ochranná vrstva; v skutočnosti, ako preukázali Goodell a kolegovia, mikroorganizmy zrejme dokážu kontrolovať viskozitu svojho ECM, a teda aj jeho priepustnosť. Ako to robia?
V prípade húb sa zdá, že vylučovaná látka je kyselina šťaveľová, bežná organická kyselina, ktorá sa prirodzene vyskytuje v mnohých rastlinách, a ako zistili Goodell a jeho kolegovia, mnohé mikroorganizmy zrejme využívajú kyselinu šťaveľovú, ktorú vylučujú, na väzbu na vonkajšie vrstvy sacharidov, čím vytvárajú lepkavú látku, podobnú želé extracelulárnej matrici (ECM).
Keď sa však tím bližšie pozrel, zistil, že kyselina šťaveľová nielen pomáhala produkovať ECM, ale ju aj „regulovala“: čím viac kyseliny šťaveľovej mikróby pridali do zmesi sacharidov a kyselín, tým viskóznejší sa ECM stal. Čím viskóznejší sa ECM stáva, tým viac blokuje veľkým molekulám vstup alebo výstup z mikróba, zatiaľ čo menšie molekuly zostávajú voľné, aby sa dostali do mikróba z prostredia a naopak.
Tento objav spochybňuje tradičné vedecké chápanie toho, ako sa rôzne typy zlúčenín uvoľňovaných hubami a baktériami v skutočnosti dostávajú z týchto mikroorganizmov do prostredia. Goodell a kolegovia naznačili, že v niektorých prípadoch sa mikroorganizmy môžu viac spoliehať na sekréciu veľmi malých molekúl, aby napadli matricu alebo tkanivo, od ktorého je mikroorganizmus závislý na prežitie alebo infekcii. To znamená, že sekrécia malých molekúl môže tiež zohrávať veľkú úlohu v patogenéze, ak väčšie enzýmy nemôžu prejsť cez mikrobiálnu extracelulárnu matricu.
„Zdá sa, že existuje stredná cesta,“ povedal Goodell, „kde mikroorganizmy dokážu kontrolovať hladiny kyslosti, aby sa prispôsobili konkrétnemu prostrediu, pričom si zachovajú niektoré z väčších molekúl, ako sú enzýmy, a zároveň umožnia menším molekulám ľahko prejsť cez ECM. Modulácia ECM kyselinou šťaveľovou môže byť spôsobom, ako sa mikroorganizmy chrániť pred antimikrobiálnymi látkami a antibiotikami, pretože mnohé z týchto liekov pozostávajú z veľmi veľkých molekúl. Práve táto schopnosť prispôsobenia by mohla byť kľúčom k prekonaniu jednej z hlavných prekážok v antimikrobiálnej terapii, pretože manipulácia s ECM, aby sa stala priepustnejšou, by mohla zlepšiť účinnosť antibiotík a antimikrobiálnych látok.“

„Ak dokážeme kontrolovať biosyntézu a sekréciu malých kyselín, ako je oxalát, v určitých mikróboch, potom môžeme kontrolovať aj to, čo sa do mikróbov dostáva, čo by nám mohlo umožniť lepšie liečiť mnohé mikrobiálne ochorenia,“ povedal Goodell.
V decembri 2022 získal mikrobiológ Yasu Morita grant od Národných inštitútov zdravia na podporu výskumu zameraného na vývoj nových a účinnejších liečebných postupov pre tuberkulózu.

Ak by ste chceli viac informácií, pošlite mi e-mail.
E-mail：
info@pulisichem.cn
Tel.：
+86-533-3149598