Lepkavá vnější vrstva hub a bakterií, nazývaná „extracelulární matrix“ neboli ECM, má konzistenci želé a funguje jako ochranná vrstva a schránka. Podle nedávné studie 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. 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 pro živiny a enzymy 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 ven přes ECM do materiálu, který chtějí sníst nebo infikovat (například shnilé dřevo nebo tkáň obratlovců), a poté, jakmile enzymy dokončí svou práci, následuje úkol trávení – vrácení živin zpět přes ECM.
To znamená, že ECM není jen inertní ochranná vrstva; ve skutečnosti, jak prokázali Goodell a kolegové, mikroorganismy zřejmě dokáží řídit viskozitu svého ECM, a tím i jeho propustnost. Jak to dělají?
U hub se zdá, že sekretem je kyselina šťavelová, běžná organická kyselina, která se přirozeně vyskytuje v mnoha rostlinách, a jak Goodell a jeho kolegové zjistili, mnoho mikroorganismů zřejmě využívá kyselinu šťavelovou, kterou vylučují, k vazbě na vnější vrstvy sacharidů, čímž vzniká lepkavá látka, podobná želé extracelulární matrici (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 prostředí. Goodell a kolegové naznačili, že v některých případech se mikroorganismy mohou více spoléhat na sekreci velmi malých molekul, aby napadly matrix 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 matrix.
„Zdá se, že existuje střední cesta,“ řekl Goodell, „kde mikroorganismy mohou regulovat hladinu kyselosti, aby se přizpůsobily konkrétnímu prostředí, a zároveň si zachovat některé z větších molekul, jako jsou enzymy, a zároveň umožnit menším molekulám snadný průchod ECM.“ „Modulace ECM kyselinou šťavelovou může být způsobem, jak se mikroorganismy mohou chránit před antimikrobiálními látkami a antibiotiky, protože mnoho z těchto léků 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, pak můžeme také kontrolovat, co se do mikrobů dostává, což by nám mohlo umožnit lépe léčit mnoho mikrobiálních onemocnění,“ řekl Goodell.
V prosinci 2022 obdržel mikrobiolog Yasu Morita grant od Národních institutů zdraví na podporu výzkumu, jehož konečným cílem je vývoj nových a účinnějších léčebných postupů pro tuberkulózu.

Pokud byste chtěli více informací, pošlete mi prosím e-mail.
E-mail:
info@pulisichem.cn
Tel.：
+86-533-3149598