Tento článek byl recenzován v souladu s redakčními postupy a zásadami časopisu Science X. Redaktoři kladli důraz na následující vlastnosti a zároveň zajistili integritu obsahu:
Lepkavá vnější vrstva hub a bakterií, nazývaná „extracelulární matrix“ neboli ECM, má konzistenci želé a funguje jako ochranná vrstva a schránka. Podle nedávné studie publikované v časopise iScience, kterou provedla University of Massachusetts Amherst ve spolupráci s Worcester Polytechnic Institute, však ECM některých mikroorganismů tvoří gel pouze v přítomnosti kyseliny šťavelové nebo jiných jednoduchých kyselin. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Protože ECM hraje důležitou roli ve všem od rezistence na antibiotika až po ucpávání potrubí a kontaminaci zdravotnických prostředků, má pochopení toho, jak mikroorganismy manipulují s jejich lepkavými gelovými vrstvami, široké důsledky pro náš každodenní život.
„Vždycky mě zajímaly mikrobiální extracelulární membrány (ECM),“ řekl Barry Goodell, profesor mikrobiologie na University of Massachusetts Amherst a hlavní autor článku. „Lidé si ECM často představují jako inertní ochrannou vnější vrstvu, která chrání mikroorganismy. Může však také sloužit jako kanál umožňující živinám a enzymům pohyb do mikrobiálních buněk a ven z nich.“
Povlak plní několik funkcí: jeho lepivost znamená, že jednotlivé mikroorganismy se mohou shlukovat a vytvářet kolonie nebo „biofilmy“, a když to udělá dostatečné množství mikroorganismů, může to ucpat potrubí nebo kontaminovat lékařské vybavení.
Ale schránka musí být také propustná. Mnoho mikroorganismů vylučuje různé enzymy a další metabolity prostřednictvím extracelulární matrix (ECM) do materiálu, který chtějí sníst nebo infikovat (například hnijící dřevo nebo tkáň obratlovců), a poté, když enzymy dokončí svou trávicí práci, přesunou živiny přes ECM. Sloučenina se vstřebává zpět do těla. extracelulární matrix.
To znamená, že ECM není jen inertní ochranná vrstva; jak ve skutečnosti prokázali Goodell a kolegové, mikroorganismy zřejmě dokáží kontrolovat lepivost svého ECM, a tím i jeho propustnost. Jak to dělají? Foto: B. Goodell
U hub se zdá, že sekretem je kyselina šťavelová, běžná organická kyselina, která se přirozeně vyskytuje v mnoha rostlinách. Jak zjistili Goodell a jeho kolegové, mnoho mikrobů zřejmě využívá kyselinu šťavelovou, kterou vylučují, k vazbě na vnější vrstvu sacharidů a vytvoření lepkavé, gelovité extracelulární hmoty (ECM).
Když se ale tým podíval blíže, zjistil, že kyselina šťavelová nejen pomáhá produkovat ECM, ale také ji „reguluje“: čím více kyseliny šťavelové mikroby přidaly do směsi sacharidů a kyselin, tím viskóznější se ECM stávalo. Čím viskóznější se ECM stává, tím více blokuje velkým molekulám vstup do mikrobu nebo jeho opuštění, zatímco menší molekuly zůstávají volné pro vstup do mikrobu z prostředí a naopak.
Tento objev zpochybňuje tradiční vědecké chápání toho, jak se různé typy sloučenin uvolňovaných houbami a bakteriemi skutečně dostávají z těchto mikroorganismů do životního prostředí. Goodell a kolegové naznačili, že v některých případech se mikroorganismy mohou více spoléhat na sekreci velmi malých molekul, aby napadly matrici nebo tkáň, na které je mikroorganismus závislý pro přežití nebo infekci.
To znamená, že sekrece malých molekul může také hrát velkou roli v patogenezi, pokud větší enzymy nemohou projít mikrobiální extracelulární matricí.
„Zdá se, že existuje střední cesta,“ řekl Goodell, „kde mikroorganismy mohou regulovat hladinu kyselosti, aby se přizpůsobily konkrétnímu prostředí, a zároveň udržet některé z větších molekul, jako jsou enzymy, a zároveň umožnit menším molekulám snadný průchod přes ECM.“
Modulace extracelulární matrix (ECM) kyselinou šťavelovou může být způsobem, jakým se mikroorganismy chrání před antimikrobiálními látkami a antibiotiky, jelikož mnoho z těchto léčiv se skládá z velmi velkých molekul. Právě tato schopnost přizpůsobení by mohla být klíčem k překonání jedné z hlavních překážek v antimikrobiální terapii, protože manipulace s ECM za účelem zvýšení jeho propustnosti by mohla zlepšit účinnost antibiotik a antimikrobiálních látek.
„Pokud dokážeme kontrolovat biosyntézu a sekreci malých kyselin, jako je oxalát, v určitých mikrobech, můžeme také kontrolovat, co se do mikrobů dostává, což by nám mohlo umožnit lépe léčit mnoho mikrobiálních onemocnění,“ řekl Goodell.
Další informace: Gabriel Perez-Gonzalez a kol., Interakce oxalátů s beta-glukanem: důsledky pro extracelulární matrix fungů a transport metabolitů, iScience (2023). DOI: 10.1016/j.isci.2023.106851
Pokud narazíte na překlep, nepřesnost nebo chcete-li požádat o úpravu obsahu na této stránce, použijte prosím tento formulář. V případě obecných dotazů použijte prosím náš kontaktní formulář. Pro obecnou zpětnou vazbu použijte níže uvedenou sekci veřejných komentářů (postupujte podle pokynů).
Vaše zpětná vazba je pro nás velmi důležitá. Vzhledem k velkému množství zpráv však nemůžeme zaručit personalizovanou odpověď.
Vaše e-mailová adresa se používá pouze k tomu, aby příjemci věděli, kdo e-mail odeslal. Ani vaše adresa, ani adresa příjemce nebudou použity k žádnému jinému účelu. Informace, které zadáte, se zobrazí ve vašem e-mailu a nebudou společností Phys.org v žádné formě uloženy.
Dostávejte týdenní a/nebo denní aktualizace do své e-mailové schránky. Odhlásit se můžete kdykoli a vaše údaje nikdy nebudeme sdílet se třetími stranami.
Náš obsah zpřístupňujeme všem. Zvažte podporu mise Science X pomocí prémiového účtu.
Tyto webové stránky používají soubory cookie k usnadnění navigace, analýze vašeho používání našich služeb, shromažďování údajů o personalizaci reklamy a poskytování obsahu od třetích stran. Používáním našich webových stránek potvrzujete, že jste si přečetli a rozumíte našim Zásadám ochrany osobních údajů a Podmínkám používání.