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La capa externa pegajosa de hongos y bacterias, llamada “matriz extracelular” o MEC, tiene la consistencia de una gelatina y actúa como una capa protectora. Pero 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 forma un gel solo en presencia de ácido oxálico u otros ácidos simples.
Dado que la matriz extracelular (MEC) desempeña un papel importante en todo, desde la resistencia a los antibióticos hasta la obstrucción de tuberías y la contaminación de dispositivos médicos, comprender cómo los microorganismos manipulan sus capas de gel pegajoso tiene amplias implicaciones para nuestra vida diaria.
«Siempre me han interesado las membranas extracelulares microbianas», afirmó Barry Goodell, profesor de microbiología de la Universidad de Massachusetts Amherst y autor principal del artículo. «A menudo se piensa en la membrana extracelular 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».
Este recubrimiento cumple varias funciones: su adherencia hace que los microorganismos individuales se agrupen para formar colonias o "biopelículas", y cuando una cantidad suficiente de microorganismos hace esto, puede obstruir las tuberías o contaminar los equipos médicos.
Pero la envoltura también debe ser permeable. Muchos microorganismos secretan diversas enzimas y otros metabolitos a través de la matriz extracelular (MEC) hacia el material que desean comer o infectar (como madera podrida o tejido de vertebrados), y luego, cuando las enzimas completan su trabajo digestivo, mueven los nutrientes a través de la MEC. El compuesto es reabsorbido por el cuerpo. matriz extracelular.
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 pegajosa y gelatinosa.
Pero al analizar la situación con más detalle, el equipo descubrió que el ácido oxálico no solo contribuía a la producción de la matriz extracelular (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 es la MEC, más bloquea la entrada y salida de moléculas grandes del microbio, mientras que las moléculas más pequeñas pueden entrar libremente 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. 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 atravesar la matriz extracelular microbiana.
“Parece existir un punto intermedio”, 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, al tiempo que permiten que las moléculas más pequeñas atraviesen fácilmente la matriz extracelular”.
La modulación de la matriz extracelular (MEC) mediante ácido oxálico podría ser una forma de que los microorganismos se protejan de los antimicrobianos y antibióticos, dado que muchos de estos fármacos están compuestos por moléculas muy grandes. Esta capacidad de personalización podría ser clave para superar uno de los principales obstáculos en la terapia antimicrobiana, ya que manipular la MEC para hacerla más permeable podría mejorar la eficacia de los antibióticos y antimicrobianos.
“Si podemos controlar la biosíntesis y la secreción de ácidos pequeños como el oxalato en ciertos microbios, también podremos controlar lo que entra en esos microbios, lo que podría permitirnos tratar mejor muchas enfermedades microbianas”, dijo Goodell.
Información adicional: 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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