Αυτό το άρθρο έχει ελεγχθεί σύμφωνα με τις συντακτικές διαδικασίες και πολιτικές του Science X. Οι συντάκτες έχουν τονίσει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά, διασφαλίζοντας παράλληλα την ακεραιότητα του περιεχομένου:
Το κολλώδες εξωτερικό στρώμα των μυκήτων και των βακτηρίων, που ονομάζεται «εξωκυτταρική μήτρα» ή ECM, έχει την υφή ζελέ και λειτουργεί ως προστατευτικό στρώμα και κέλυφος. Ωστόσο, σύμφωνα με μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό iScience, η οποία διεξήχθη από το Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης στο Άμχερστ σε συνεργασία με το Πολυτεχνικό Ινστιτούτο του Γούστερ, η ECM ορισμένων μικροοργανισμών σχηματίζει ένα πήκτωμα μόνο παρουσία οξαλικού οξέος ή άλλων απλών οξέων. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Επειδή η ECM παίζει σημαντικό ρόλο σε όλα, από την αντοχή στα αντιβιοτικά έως τις φραγμένες σωληνώσεις και τη μόλυνση των ιατρικών συσκευών, η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι μικροοργανισμοί χειρίζονται τα κολλώδη στρώματα τζελ τους έχει ευρείες επιπτώσεις στην καθημερινότητά μας.
«Πάντα με ενδιέφεραν οι μικροβιακές εξωκυττάριες κυτταρικές μάζες (ECMs),» δήλωσε ο Barry Goodell, καθηγητής μικροβιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης στο Άμχερστ και κύριος συγγραφέας της μελέτης. «Οι άνθρωποι συχνά σκέφτονται την ECM ως ένα αδρανές προστατευτικό εξωτερικό στρώμα που προστατεύει τους μικροοργανισμούς. Αλλά μπορεί επίσης να λειτουργήσει ως αγωγός που επιτρέπει στα θρεπτικά συστατικά και τα ένζυμα να κινούνται μέσα και έξω από τα μικροβιακά κύτταρα».
Η επικάλυψη εξυπηρετεί διάφορες λειτουργίες: η κολλώδης φύση της σημαίνει ότι μεμονωμένοι μικροοργανισμοί μπορούν να συσσωματωθούν σχηματίζοντας αποικίες ή «βιοφίλμ», και όταν αρκετοί μικροοργανισμοί το κάνουν αυτό, μπορεί να φράξουν σωλήνες ή να μολύνουν ιατρικό εξοπλισμό.
Αλλά το κέλυφος πρέπει επίσης να είναι διαπερατό. Πολλοί μικροοργανισμοί εκκρίνουν διάφορα ένζυμα και άλλους μεταβολίτες μέσω της εξωκυττάριας ουσίας (ECM) στο υλικό που θέλουν να φάνε ή να μολύνουν (όπως σάπιο ξύλο ή ιστό σπονδυλωτών) και στη συνέχεια, όταν τα ένζυμα ολοκληρώσουν το πεπτικό τους έργο, μεταφέρουν τα θρεπτικά συστατικά μέσω της ECM. Η ένωση απορροφάται πίσω στο σώμα. εξωκυττάρια μήτρα.
Αυτό σημαίνει ότι η εξωκυτταρική μεμβράνη (ECM) δεν είναι απλώς ένα αδρανές προστατευτικό στρώμα. Μάλιστα, όπως απέδειξαν ο Goodell και οι συνεργάτες του, οι μικροοργανισμοί φαίνεται να έχουν την ικανότητα να ελέγχουν την κολλώδη ικανότητα της εξωκυτταρικής μεμβράνης (ECM) τους και επομένως τη διαπερατότητά της. Πώς το κάνουν αυτό; Φωτογραφία: B. Goodell
Στα μανιτάρια, η έκκριση φαίνεται να είναι οξαλικό οξύ, ένα κοινό οργανικό οξύ που βρίσκεται φυσικά σε πολλά φυτά. Όπως ανακάλυψαν ο Goodell και οι συνάδελφοί του, πολλά μικρόβια φαίνεται να χρησιμοποιούν το οξαλικό οξύ που εκκρίνουν για να συνδεθούν με το εξωτερικό στρώμα των υδατανθράκων, σχηματίζοντας μια κολλώδη, γέλη-σαν-εξαρτώμενη εξωκυτταρική μεμβράνη (ECM).
Όταν όμως η ομάδα εξέτασε πιο προσεκτικά, ανακάλυψε ότι το οξαλικό οξύ όχι μόνο βοήθησε στην παραγωγή της εξωκυτταρικής πρωτεΐνης (ECM), αλλά και τη «ρύθμισε»: όσο περισσότερο οξαλικό οξύ πρόσθεσαν τα μικρόβια στο μείγμα υδατανθράκων-οξέων, τόσο πιο ιξώδες γινόταν η ECM. Όσο πιο ιξώδες γίνεται η ECM, τόσο περισσότερο εμποδίζει τα μεγάλα μόρια να εισέλθουν ή να εξέλθουν από το μικρόβιο, ενώ τα μικρότερα μόρια παραμένουν ελεύθερα να εισέλθουν στο μικρόβιο από το περιβάλλον και αντίστροφα.
Αυτή η ανακάλυψη αμφισβητεί την παραδοσιακή επιστημονική κατανόηση του πώς οι διαφορετικοί τύποι ενώσεων που απελευθερώνονται από μύκητες και βακτήρια στην πραγματικότητα φτάνουν από αυτούς τους μικροοργανισμούς στο περιβάλλον. Ο Goodell και οι συνεργάτες του υπέδειξαν ότι σε ορισμένες περιπτώσεις οι μικροοργανισμοί μπορεί να βασίζονται περισσότερο στην έκκριση πολύ μικρών μορίων για να επιτεθούν στον πυρήνα ή τον ιστό από τον οποίο εξαρτάται ο μικροοργανισμός για να επιβιώσει ή να μολυνθεί.
Αυτό σημαίνει ότι η έκκριση μικρών μορίων μπορεί επίσης να παίζει σημαντικό ρόλο στην παθογένεση εάν μεγαλύτερα ένζυμα δεν μπορούν να περάσουν μέσω της μικροβιακής εξωκυτταρικής μήτρας.
«Φαίνεται να υπάρχει μια μέση λύση», είπε ο Goodell, «όπου οι μικροοργανισμοί μπορούν να ελέγχουν τα επίπεδα οξύτητας για να προσαρμοστούν σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον, διατηρώντας ορισμένα από τα μεγαλύτερα μόρια, όπως τα ένζυμα, ενώ παράλληλα επιτρέπουν στα μικρότερα μόρια να περνούν εύκολα μέσω της εξωκυτταρικής μεμβράνης».
Η τροποποίηση της εξωκυττάριας ουσίας (ECM) από το οξαλικό οξύ μπορεί να είναι ένας τρόπος για τους μικροοργανισμούς να προστατευτούν από τα αντιμικροβιακά και τα αντιβιοτικά, καθώς πολλά από αυτά τα φάρμακα αποτελούνται από πολύ μεγάλα μόρια. Αυτή η ικανότητα προσαρμογής θα μπορούσε να είναι το κλειδί για την υπερνίκηση ενός από τα σημαντικότερα εμπόδια στην αντιμικροβιακή θεραπεία, καθώς ο χειρισμός της ECM για να γίνει πιο διαπερατή θα μπορούσε να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα των αντιβιοτικών και των αντιμικροβιακών.
«Αν μπορούμε να ελέγξουμε τη βιοσύνθεση και την έκκριση μικρών οξέων όπως το οξαλικό σε ορισμένα μικρόβια, μπορούμε επίσης να ελέγξουμε τι εισέρχεται στα μικρόβια, κάτι που θα μπορούσε να μας επιτρέψει να θεραπεύσουμε καλύτερα πολλές μικροβιακές ασθένειες», δήλωσε ο Goodell.
Περισσότερες πληροφορίες: Gabriel Perez-Gonzalez et al., Αλληλεπίδραση οξαλικών με βήτα-γλυκάνη: επιπτώσεις στην εξωκυτταρική μήτρα των μυκήτων και στη μεταφορά μεταβολιτών, iScience (2023). DOI: 10.1016/j.isci.2023.106851
Εάν αντιμετωπίσετε κάποιο τυπογραφικό λάθος, ανακρίβεια ή θέλετε να υποβάλετε αίτημα για επεξεργασία περιεχομένου σε αυτήν τη σελίδα, χρησιμοποιήστε αυτήν τη φόρμα. Για γενικές ερωτήσεις, χρησιμοποιήστε τη φόρμα επικοινωνίας μας. Για γενικά σχόλια, χρησιμοποιήστε την παρακάτω ενότητα δημόσιων σχολίων (ακολουθήστε τις οδηγίες).
Τα σχόλιά σας είναι πολύ σημαντικά για εμάς. Ωστόσο, λόγω του μεγάλου όγκου μηνυμάτων, δεν μπορούμε να εγγυηθούμε μια εξατομικευμένη απάντηση.
Η διεύθυνση email σας χρησιμοποιείται μόνο για να ενημερώνει τους παραλήπτες ποιος έστειλε το email. Ούτε η διεύθυνσή σας ούτε η διεύθυνση του παραλήπτη θα χρησιμοποιηθούν για κανέναν άλλο σκοπό. Οι πληροφορίες που εισάγετε θα εμφανίζονται στο email σας και δεν θα αποθηκεύονται από το Phys.org σε καμία μορφή.
Λάβετε εβδομαδιαίες ή/και καθημερινές ενημερώσεις στα εισερχόμενά σας. Μπορείτε να διαγραφείτε ανά πάσα στιγμή και δεν θα κοινοποιήσουμε ποτέ τα στοιχεία σας σε τρίτους.
Κάνουμε το περιεχόμενό μας προσβάσιμο σε όλους. Σκεφτείτε το ενδεχόμενο να υποστηρίξετε την αποστολή του Science X με έναν premium λογαριασμό.
Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί cookies για να διευκολύνει την πλοήγηση, να αναλύσει τη χρήση των υπηρεσιών μας από εσάς, να συλλέξει δεδομένα εξατομίκευσης διαφημίσεων και να παρέχει περιεχόμενο από τρίτους. Χρησιμοποιώντας τον ιστότοπό μας, αναγνωρίζετε ότι έχετε διαβάσει και κατανοήσει την Πολιτική Απορρήτου και τους Όρους Χρήσης μας.