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La capa externa pegajosa de hongos y bacterias, llamada «matriz extracelular» o MEC, tiene una consistencia gelatinosa y actúa como capa protectora. Sin embargo, según un estudio reciente publicado en la revista iScience, realizado por la Universidad de Massachusetts Amherst en colaboración con el Instituto Politécnico de Worcester, la MEC de algunos microorganismos solo forma un gel en presencia de ácido oxálico u otros ácidos simples. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Debido a que la ECM juega un papel importante en todo, desde la resistencia a los antibióticos hasta las tuberías obstruidas y la contaminación de los dispositivos médicos, comprender cómo los microorganismos manipulan sus capas de gel pegajosas tiene amplias implicaciones para nuestra vida diaria.
“Siempre me han interesado las MEC microbianas”, afirmó Barry Goodell, profesor de microbiología de la Universidad de Massachusetts Amherst y autor principal del artículo. “Se suele pensar en la MEC como una capa externa protectora inerte que protege a los microorganismos. Pero también puede actuar como un conducto que permite el paso de nutrientes y enzimas dentro y fuera de las células microbianas”.
El recubrimiento cumple varias funciones: su adherencia permite que los microorganismos individuales se agrupan para formar colonias o “biopelículas” y, cuando una cantidad suficiente de microorganismos hace esto, pueden obstruir tuberías o contaminar equipos médicos.
Pero la cáscara también debe ser permeable. Muchos microorganismos secretan diversas enzimas y otros metabolitos a través de la matriz extracelular (MEC) en el material que desean ingerir o infectar (como madera en descomposición o tejido de vertebrados). Luego, cuando las enzimas completan su digestión, transportan los nutrientes a través de la MEC. El compuesto se absorbe de nuevo en el cuerpo.
Esto significa que la matriz extracelular (MEC) no es solo una capa protectora inerte; de ​​hecho, como demostraron Goodell y sus colegas, los microorganismos parecen tener la capacidad de controlar la adherencia de su MEC y, por lo tanto, su permeabilidad. ¿Cómo lo hacen? Crédito de la foto: B. Goodell.
En los hongos, la secreción parece ser ácido oxálico, un ácido orgánico común presente de forma natural en muchas plantas. Como descubrieron Goodell y sus colegas, muchos microbios parecen utilizar el ácido oxálico que secretan para unirse a la capa externa de carbohidratos, formando una matriz extracelular (MEC) pegajosa y gelatinosa.
Pero al analizar más detenidamente, el equipo descubrió que el ácido oxálico no solo contribuía a la producción de MEC, sino que también la regulaba: cuanto más ácido oxálico añadían los microbios a la mezcla de carbohidratos y ácidos, más viscosa se volvía la MEC. Cuanto más viscosa se vuelve la MEC, más impide que las moléculas grandes entren o salgan del microbio, mientras que las moléculas más pequeñas permanecen libres para entrar en el microbio desde el entorno y viceversa.
Este descubrimiento desafía la comprensión científica tradicional sobre cómo los diferentes tipos de compuestos liberados por hongos y bacterias llegan al medio ambiente desde estos microorganismos. Goodell y sus colegas sugirieron que, en algunos casos, los microorganismos podrían depender más de la secreción de moléculas muy pequeñas para atacar la matriz o el tejido del que dependen para sobrevivir o infectarse.
Esto significa que la secreción de moléculas pequeñas también puede desempeñar un papel importante en la patogénesis si las enzimas más grandes no pueden pasar a través de la matriz extracelular microbiana.
“Parece haber un punto medio”, dijo Goodell, “donde los microorganismos pueden controlar los niveles de acidez para adaptarse a un entorno particular, reteniendo algunas de las moléculas más grandes, como las enzimas, mientras permiten que las moléculas más pequeñas pasen fácilmente a través de la matriz extracelular (ECM)”.
La modulación de la matriz extracelular (MEC) por ácido oxálico podría ser una forma de que los microorganismos se protejan de los antimicrobianos y antibióticos, ya que muchos de estos fármacos están compuestos por moléculas muy grandes. Esta capacidad de personalización podría ser la clave para superar uno de los principales obstáculos de la terapia antimicrobiana, ya que manipular la MEC para aumentar su permeabilidad podría mejorar la eficacia de los antibióticos y antimicrobianos.
"Si podemos controlar la biosíntesis y la secreción de pequeños ácidos como el oxalato en ciertos microbios, también podemos controlar lo que ingresa a los microbios, lo que podría permitirnos tratar mejor muchas enfermedades microbianas", dijo Goodell.
Más información: Gabriel Pérez-González et al., Interacción de oxalatos con betaglucano: implicaciones para la matriz extracelular fúngica y el transporte de metabolitos, iScience (2023). DOI: 10.1016/j.isci.2023.106851
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