Dit artikel is beoordeeld volgens de redactionele procedures en richtlijnen van Science X. De redactie heeft de volgende aspecten benadrukt en tegelijkertijd de integriteit van de inhoud gewaarborgd:
De kleverige buitenlaag van schimmels en bacteriën, de zogenaamde "extracellulaire matrix" of ECM, heeft de consistentie van gelei en fungeert als een beschermende laag en omhulsel. Maar volgens een recent onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift iScience en uitgevoerd door de Universiteit van Massachusetts Amherst in samenwerking met het Worcester Polytechnic Institute, vormt de ECM van sommige micro-organismen alleen een gel in aanwezigheid van oxaalzuur of andere eenvoudige zuren.
Omdat de extracellulaire matrix (ECM) een belangrijke rol speelt in alles, van antibioticaresistentie tot verstopte leidingen en besmetting van medische apparaten, heeft inzicht in hoe micro-organismen hun kleverige gellagen manipuleren verreikende gevolgen voor ons dagelijks leven.
"Ik ben altijd al geïnteresseerd geweest in microbiële extracellulaire matrices (ECM's)", aldus Barry Goodell, hoogleraar microbiologie aan de Universiteit van Massachusetts Amherst en hoofdauteur van het artikel. "Mensen beschouwen de ECM vaak als een inerte, beschermende buitenlaag die micro-organismen beschermt. Maar het kan ook fungeren als een kanaal waardoor voedingsstoffen en enzymen in en uit microbiële cellen kunnen bewegen."
De coating vervult meerdere functies: door de kleverigheid ervan kunnen individuele micro-organismen samenklonteren tot kolonies of "biofilms", en wanneer voldoende micro-organismen dit doen, kan dit leidingen verstoppen of medische apparatuur besmetten.
Maar de schil moet ook doorlaatbaar zijn. Veel micro-organismen scheiden verschillende enzymen en andere metabolieten af ​​via de extracellulaire matrix (ECM) in het materiaal dat ze willen eten of infecteren (zoals rottend hout of gewerveld weefsel). Wanneer de enzymen hun spijsverteringswerk hebben voltooid, transporteren ze de voedingsstoffen door de ECM, waarna de verbinding weer in het lichaam wordt opgenomen.
Dit betekent dat de extracellulaire matrix (ECM) niet zomaar een inerte beschermlaag is; sterker nog, zoals Goodell en collega's hebben aangetoond, lijken micro-organismen in staat te zijn de kleefkracht van hun ECM en daarmee hun permeabiliteit te reguleren. Hoe doen ze dat? Foto: B. Goodell
Bij paddenstoelen lijkt de afscheiding te bestaan ​​uit oxaalzuur, een veelvoorkomend organisch zuur dat van nature in veel planten voorkomt. Zoals Goodell en zijn collega's ontdekten, lijken veel microben het oxaalzuur dat ze afscheiden te gebruiken om zich te binden aan de buitenste laag koolhydraten, waardoor een kleverige, gelachtige extracellulaire matrix (ECM) ontstaat.
Maar toen het team de zaak nader onderzocht, ontdekten ze dat oxaalzuur niet alleen hielp bij de productie van ECM, maar het ook "reguleerde": hoe meer oxaalzuur de microben aan het koolhydraat-zuurmengsel toevoegden, hoe stroperiger de ECM werd. Hoe stroperiger de ECM wordt, hoe meer het voorkomt dat grote moleculen de microbe binnenkomen of verlaten, terwijl kleinere moleculen vrij de microbe kunnen binnendringen vanuit de omgeving en omgekeerd.
Deze ontdekking zet vraagtekens bij de traditionele wetenschappelijke inzichten over hoe de verschillende soorten verbindingen die door schimmels en bacteriën worden vrijgegeven, daadwerkelijk vanuit deze micro-organismen in het milieu terechtkomen. Goodell en collega's suggereerden dat micro-organismen in sommige gevallen wellicht meer afhankelijk zijn van de afscheiding van zeer kleine moleculen om de matrix of het weefsel aan te vallen waarvan het micro-organisme afhankelijk is om te overleven of geïnfecteerd te raken.
Dit betekent dat de afscheiding van kleine moleculen ook een grote rol kan spelen in de pathogenese als grotere enzymen de extracellulaire matrix van de micro-organismen niet kunnen passeren.
"Er lijkt een middenweg te bestaan," aldus Goodell, "waarbij micro-organismen de zuurgraad kunnen reguleren om zich aan een specifieke omgeving aan te passen, waarbij ze sommige grotere moleculen, zoals enzymen, vasthouden, terwijl ze kleinere moleculen gemakkelijk door de extracellulaire matrix laten passeren."
Modulatie van de extracellulaire matrix (ECM) door oxaalzuur kan een manier zijn voor micro-organismen om zich te beschermen tegen antimicrobiële middelen en antibiotica, aangezien veel van deze geneesmiddelen uit zeer grote moleculen bestaan. Juist dit aanpassingsvermogen zou de sleutel kunnen zijn tot het overwinnen van een van de grootste obstakels in de antimicrobiële therapie, omdat het manipuleren van de ECM om deze permeabeler te maken de effectiviteit van antibiotica en antimicrobiële middelen zou kunnen verbeteren.
"Als we de biosynthese en afscheiding van kleine zuren zoals oxalaat in bepaalde microben kunnen beheersen, kunnen we ook bepalen wat er in die microben terechtkomt, waardoor we veel microbiële ziekten beter zouden kunnen behandelen," aldus Goodell.
Nadere informatie: Gabriel Perez-Gonzalez et al., Interactie van oxalaten met bèta-glucaan: implicaties voor de extracellulaire matrix van schimmels en het transport van metabolieten, iScience (2023). DOI: 10.1016/j.isci.2023.106851
Als u een typefout of onjuistheid tegenkomt, of als u een verzoek wilt indienen om de inhoud van deze pagina te bewerken, gebruik dan dit formulier. Voor algemene vragen kunt u ons contactformulier gebruiken. Voor algemene feedback kunt u het gedeelte voor openbare reacties hieronder gebruiken (volg de instructies).
Uw feedback is erg belangrijk voor ons. Vanwege het grote aantal berichten kunnen we echter geen persoonlijk antwoord garanderen.
Uw e-mailadres wordt alleen gebruikt om de ontvanger te laten weten wie de e-mail heeft verzonden. Noch uw adres, noch het adres van de ontvanger wordt voor andere doeleinden gebruikt. De informatie die u invoert, verschijnt in uw e-mail en wordt door Phys.org op geen enkele manier opgeslagen.
Ontvang wekelijkse en/of dagelijkse updates in je inbox. Je kunt je op elk moment afmelden en we zullen je gegevens nooit met derden delen.
Wij maken onze content toegankelijk voor iedereen. Overweeg om de missie van Science X te steunen met een premium account.
Deze website gebruikt cookies om de navigatie te vergemakkelijken, uw gebruik van onze diensten te analyseren, gegevens te verzamelen voor gepersonaliseerde advertenties en content van derden te leveren. Door onze website te gebruiken, erkent u dat u ons privacybeleid en onze gebruiksvoorwaarden hebt gelezen en begrepen.