研究首次揭示微生物粘液嘅秘密

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真菌同細菌嘅黏性外層,叫做「細胞外基質」或者 ECM ,有啫喱嘅稠度,並且起到保護層同外殼嘅作用。但根據麻省阿姆赫斯特大學同勞斯特理工學院合作喺《 iScience 》期刊上發表嘅一項最近嘅研究,部分微生物嘅 ECM 只有喺草酸或者其他簡單酸嘅存在下先會形成凝膠。谷歌标签 . cmd . 推送(函数() { 谷歌标签 . 显示( ' div-gpt-ad-1449240174198-2 ′ ); });
由於 ECM 喺由抗生素耐藥性到堵塞嘅管道同醫療器材嘅污染都起到重要作用,所以了解微生物點樣操縱佢哋嘅黏性凝膠層對我哋嘅日常生活有廣泛嘅影響。
馬薩諸塞大學阿默斯特分校微生物學教授、論文嘅資深作者 Barry Goodell 話:「我一直對微生物 ECM 有興趣。」 「人哋成日覺得 ECM 係一個惰性嘅保護外層,可以保護微生物。但係佢亦都可以充當一個管道,令到營養同酵素可以進出微生物細胞。」
呢種涂層有幾個功能:佢嘅黏性意味住個別微生物可以聚集埋一齊形成菌落或者「生物膜」,而當有足夠嘅微生物咁做嘅時候,佢會塞住管道或者污染醫療設備。
但係個殼亦都要透水。好多微生物都會透過 ECM 分泌各種酶同其他代謝物入去佢哋想食或者感染嘅物質(例如腐爛嘅木材或者脊椎動物組織),然後,當酶完成佢哋嘅消化工作嗰陣,就會將營養物質透過 ECM 移動。呢種化合物會被吸收返入身體。細胞外基質。
咁即係話 ECM 唔單止係一個惰性嘅保護層;事實上,正如 Goodell 同同事所證明,微生物似乎有能力控制佢哋嘅 ECM 嘅黏性,因此控制佢哋嘅渗透性。佢哋點樣做?相片來源: B . 古德爾
喺蘑菇入面,分泌物似乎係草酸,呢種係好多植物天然存在嘅常見有機酸。正如 Goodell 同佢嘅同事發現嘅,好多微生物似乎會用佢哋分泌嘅草酸去同碳水化合物嘅外層結合,形成一種黏稠嘅凝膠狀 ECM 。
但係當團隊仔細睇吓,佢哋發現草酸唔單止有助產生 ECM ,仲可以「調節」佢:微生物加入碳水化合物 - 酸混合物嘅草酸越多, ECM 就會變得越粘稠。 ECM 變得越黏,就越阻止大分子進入或離開微生物,而較小嘅分子就可以自由噉由環境進入微生物,反之亦然。
呢個發現挑戰咗傳統科學對真菌同細菌釋放嘅唔同類型化合物實際上係點樣由呢啲微生物進入環境嘅理解。 Goodell 同同事建議,喺某啲情況下,微生物可能要更加依賴非常細嘅分子嘅分泌,嚟攻擊微生物生存或者感染嘅基質或組織。
咁即係話,如果較大嘅酶唔可以穿過微生物細胞外基質,小分子嘅分泌亦都可能喺發病過程中發揮好大嘅作用。
Goodell 話 : 「似乎有一個中間位置,微生物可以控制酸度水平,以適應特定環境,保留一啲較大嘅分子,例如酶,同時令較小嘅分子可以輕鬆穿過 ECM 。」
草酸對 ECM 嘅調節可能係微生物保護自己免受抗菌同抗生素嘅一種方法,因為呢啲藥物好多都係由好大嘅分子組成。正正係呢種定制能力可能係克服抗菌療法其中一個主要障礙嘅關鍵,因為操縱 ECM 令佢更加滲透可以提高抗生素同抗菌藥物嘅效果。
Goodell 話:「如果我哋可以控制某啲微生物嘅小酸,例如草酸鹽嘅生物合成同分泌,我哋亦都可以控制進入微生物嘅嘢,噉樣可以令我哋更好噉治療好多微生物疾病。」
進一步資訊:加布里埃爾 · 佩雷斯 - 岡薩雷斯等人,草酸鹽同 β - 葡聚糖嘅相互作用:對真菌細胞外基質同代謝物運輸嘅影響, iScience (2023)。 DOI :10.1016/伊思2023.106851
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發佈時間:2023年10月14日