Denna artikel har granskats i enlighet med Science X:s redaktionella rutiner och policyer. Redaktörerna har betonat följande egenskaper samtidigt som de säkerställt innehållets integritet:
Det klibbiga yttre lagret av svampar och bakterier, kallat "extracellulär matris" eller ECM, har konsistensen av gelé och fungerar som ett skyddande lager och skal. Men enligt en nyligen publicerad studie i tidskriften iScience, utförd av University of Massachusetts Amherst i samarbete med Worcester Polytechnic Institute, bildar ECM hos vissa mikroorganismer en gel endast i närvaro av oxalsyra eller andra enkla syror. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Eftersom ECM spelar en viktig roll i allt från antibiotikaresistens till igensatta rör och kontaminering av medicintekniska produkter, har förståelsen av hur mikroorganismer manipulerar deras klibbiga gellager breda konsekvenser för våra dagliga liv.
”Jag har alltid varit intresserad av mikrobiella ECM”, säger Barry Goodell, professor i mikrobiologi vid University of Massachusetts Amherst och huvudförfattare till artikeln. ”Folk tänker ofta på ECM som ett inert skyddande yttre lager som skyddar mikroorganismer. Men det kan också fungera som en kanal som gör att näringsämnen och enzymer kan röra sig in och ut ur mikrobiella celler.”
Beläggningen har flera funktioner: dess klibbighet gör att enskilda mikroorganismer kan klumpa ihop sig och bilda kolonier eller ”biofilmer”, och när tillräckligt många mikroorganismer gör detta kan den täppa till rör eller kontaminera medicinsk utrustning.
Men skalet måste också vara permeabelt. Många mikroorganismer utsöndrar olika enzymer och andra metaboliter genom extracellulär matrix (ECM) till det material de vill äta eller infektera (såsom ruttnande trä eller ryggradsvävnad), och sedan, när enzymerna har slutfört sitt matsmältningsarbete, flyttar de näringsämnena genom ECM. Föreningen absorberas tillbaka in i kroppen.
Detta innebär att ECM inte bara är ett inert skyddande lager; faktum är att mikroorganismer, som Goodell och kollegor visat, verkar ha förmågan att kontrollera klibbigheten hos sin ECM och därmed deras permeabilitet. Hur gör de det? Foto: B. Goodell
Hos svampar verkar utsöndringen vara oxalsyra, en vanlig organisk syra som finns naturligt i många växter. Som Goodell och hans kollegor upptäckte verkar många mikrober använda den oxalsyra de utsöndrar för att binda till det yttre lagret av kolhydrater och bilda en klibbig, geléliknande ECM.
Men när teamet tittade närmare upptäckte de att oxalsyra inte bara hjälpte till att producera ECM, utan också "reglerade" det: ju mer oxalsyra mikroberna tillsatte till kolhydrat-syrablandningen, desto mer viskös blev ECM. Ju mer viskös ECM blir, desto mer blockerar den stora molekyler från att komma in i eller lämna mikroben, medan mindre molekyler förblir fria att komma in i mikroben från omgivningen och vice versa.
Denna upptäckt utmanar den traditionella vetenskapliga förståelsen av hur de olika typerna av föreningar som frigörs av svampar och bakterier faktiskt kommer från dessa mikroorganismer till miljön. Goodell och kollegor föreslog att mikroorganismer i vissa fall kan behöva förlita sig mer på utsöndring av mycket små molekyler för att attackera matrisen eller vävnaden som mikroorganismen är beroende av för att överleva eller bli infekterad.
Detta innebär att utsöndring av små molekyler också kan spela en stor roll i patogenesen om större enzymer inte kan passera genom den mikrobiella extracellulära matrisen.
"Det verkar finnas en medelväg", sa Goodell, "där mikroorganismer kan kontrollera surhetsnivåerna för att anpassa sig till en viss miljö, samtidigt som de behåller några av de större molekylerna, såsom enzymer, samtidigt som mindre molekyler lätt kan passera genom ECM."
Modulering av ECM med oxalsyra kan vara ett sätt för mikroorganismer att skydda sig mot antimikrobiella medel och antibiotika, eftersom många av dessa läkemedel består av mycket stora molekyler. Det är denna anpassningsförmåga som kan vara nyckeln till att övervinna ett av de största hindren inom antimikrobiell behandling, eftersom manipulering av ECM för att göra den mer permeabel kan förbättra effektiviteten hos antibiotika och antimikrobiella medel.
"Om vi ​​kan kontrollera biosyntesen och utsöndringen av små syror som oxalat i vissa mikrober, kan vi också kontrollera vad som går in i mikroberna, vilket skulle kunna göra det möjligt för oss att bättre behandla många mikrobiella sjukdomar", sa Goodell.
Ytterligare information: Gabriel Perez-Gonzalez et al., Interaktion mellan oxalater och betaglukan: implikationer för svampens extracellulära matrix och metabolittransport, iScience (2023). DOI: 10.1016/j.isci.2023.106851
Om du stöter på ett stavfel, felaktigheter eller vill skicka in en begäran om att redigera innehållet på den här sidan, vänligen använd det här formuläret. För allmänna frågor, vänligen använd vårt kontaktformulär. För allmän feedback, använd kommentarsfältet nedan (följ instruktionerna).
Din feedback är mycket viktig för oss. På grund av det stora antalet meddelanden kan vi dock inte garantera ett personligt svar.
Din e-postadress används endast för att informera mottagarna om vem som skickade e-postmeddelandet. Varken din adress eller mottagarens adress kommer att användas för något annat ändamål. Informationen du anger kommer att visas i ditt e-postmeddelande och kommer inte att lagras av Phys.org i någon form.
Få veckovisa och/eller dagliga uppdateringar i din inkorg. Du kan avsluta prenumerationen när som helst och vi kommer aldrig att dela dina uppgifter med tredje part.
Vi gör vårt innehåll tillgängligt för alla. Överväg att stödja Science X:s uppdrag med ett premiumkonto.
Denna webbplats använder cookies för att underlätta navigering, analysera din användning av våra tjänster, samla in personaliseringsdata för annonser och tillhandahålla innehåll från tredje part. Genom att använda vår webbplats bekräftar du att du har läst och förstått vår integritetspolicy och våra användarvillkor.