Sēnīšu un baktēriju lipīgais ārējais slānis, ko sauc par "ārpusšūnu matricu" jeb ECM, ir želejveida konsistencei līdzīgs un darbojas kā aizsargslānis un apvalks. Taču saskaņā ar nesen publicētu pētījumu žurnālā iScience, ko veica Masačūsetsas Amherstas Universitāte sadarbībā ar Vorčesteras Politehnisko institūtu, dažu mikroorganismu ECM veido želeju tikai skābeņskābes vai citu vienkāršu skābju klātbūtnē. Tā kā ECM ir svarīga loma visā, sākot no antibiotiku rezistences līdz aizsērējušām caurulēm un medicīnisko ierīču piesārņojumam, izpratnei par to, kā mikroorganismi manipulē ar saviem lipīgajiem želejas slāņiem, ir plaša ietekme uz mūsu ikdienas dzīvi.

“Mani vienmēr ir interesējušas mikrobu ārējās šūnas (ECM),” sacīja Barijs Gudels, Masačūsetsas Amherstas Universitātes mikrobioloģijas profesors un raksta vecākais autors. “Cilvēki bieži domā par ECM kā inertu aizsargājošu ārējo slāni, kas aizsargā mikroorganismus. Bet tas var kalpot arī kā barības vielu un enzīmu kanāls mikrobu šūnās un ārpus tām.”
Pārklājumam ir vairākas funkcijas: tā lipīgums nozīmē, ka atsevišķi mikroorganismi var salipt kopā, veidojot kolonijas jeb “bioplēves”, un, ja to dara pietiekami daudz mikroorganismu, tas var aizsprostot caurules vai piesārņot medicīnisko aprīkojumu.
Taču apvalkam jābūt arī caurlaidīgam: daudzi mikroorganismi caur ECM izdala dažādus enzīmus un citus metabolītus materiālā, ko tie vēlas apēst vai inficēt (piemēram, sapuvušā kokā vai mugurkaulnieku audos), un pēc tam, kad enzīmi ir pabeiguši savu darbu, gremošanas uzdevums ir atgriezt barības vielas atpakaļ caur ECM.
Tas nozīmē, ka ECM nav tikai inerts aizsargslānis; Patiesībā, kā pierādīja Gudels un viņa kolēģi, mikroorganismiem piemīt spēja kontrolēt sava ECM viskozitāti un līdz ar to arī tā caurlaidību. Kā viņi to dara?
Sēnēs sekrēts, šķiet, ir skābeņskābe, izplatīta organiskā skābe, kas dabiski rodas daudzos augos, un, kā atklāja Gudels un viņa kolēģi, daudzi mikroorganismi, šķiet, izmanto to izdalīto skābeņskābi, lai saistītos ar ogļhidrātu ārējiem slāņiem, veidojot lipīgu vielu, želejveida ECM.
Bet, kad komanda iedziļinājās rūpīgāk, viņi atklāja, ka skābeņskābe ne tikai palīdzēja veidot ECM, bet arī "regulēja" to: jo vairāk skābeņskābes mikrobi pievienoja ogļhidrātu-skābju maisījumam, jo ​​viskozāks kļuva ECM. Jo viskozāks kļūst ECM, jo vairāk tas bloķē lielu molekulu iekļūšanu mikrobā vai iziešanu no tā, savukārt mazākas molekulas var brīvi iekļūt mikrobā no vides un otrādi.
Šis atklājums apstrīd tradicionālo zinātnisko izpratni par to, kā dažādie sēnīšu un baktēriju izdalīto savienojumu veidi faktiski nonāk no šiem mikroorganismiem vidē. Gudels un viņa kolēģi ieteica, ka dažos gadījumos mikroorganismiem, iespējams, vairāk jāpaļaujas uz ļoti mazu molekulu sekrēciju, lai uzbruktu matricai vai audiem, no kuriem mikroorganisms ir atkarīgs, lai izdzīvotu vai inficētos. Tas nozīmē, ka mazo molekulu sekrēcijai var būt arī liela nozīme patogenezē, ja lielāki enzīmi nevar izkļūt cauri mikrobu ārpusšūnu matricai.
“Šķiet, ka pastāv zelta vidusceļš,” sacīja Gudels, “kur mikroorganismi var kontrolēt skābuma līmeni, lai pielāgotos konkrētai videi, saglabājot dažas no lielākajām molekulām, piemēram, fermentus, vienlaikus ļaujot mazākām molekulām viegli iziet cauri ECM. ECM modulācija ar skābeņskābi varētu būt veids, kā mikroorganismi var pasargāt sevi no pretmikrobu līdzekļiem un antibiotikām, jo ​​daudzas no šīm zālēm sastāv no ļoti lielām molekulām. Tieši šī pielāgošanas spēja varētu būt galvenais, lai pārvarētu vienu no galvenajiem šķēršļiem pretmikrobu terapijā, jo ECM manipulēšana, lai padarītu to caurlaidīgāku, varētu uzlabot antibiotiku un pretmikrobu līdzekļu efektivitāti.”

"Ja mēs varam kontrolēt tādu mazu skābju kā oksalāts biosintēzi un sekrēciju noteiktos mikrobos, tad mēs varam kontrolēt arī to, kas nonāk mikrobos, kas varētu ļaut mums labāk ārstēt daudzas mikrobu slimības," sacīja Gudels.
2022. gada decembrī mikrobiologs Jasu Morita saņēma grantu no Nacionālajiem veselības institūtiem, lai atbalstītu pētījumus, kuru galvenais mērķis ir izstrādāt jaunas, efektīvākas tuberkulozes ārstēšanas metodes.

Ja vēlaties uzzināt vairāk, lūdzu, rakstiet man e-pastu.
E-pasts：
info@pulisichem.cn
Tālrunis:
+86-533-3149598