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 forma un gel solo en presencia de ácido oxálico u otros ácidos simples. Dado que la MEC desempeña un papel importante en diversos aspectos, desde la resistencia a los antibióticos hasta las obstrucciones de tuberías y la contaminación de 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 servir como conducto para el ingreso y el salida de nutrientes y enzimas 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 varias enzimas y otros metabolitos a través de la matriz extracelular (ECM), hacia el material que quieren comer o infectar (como madera podrida o tejido de vertebrados), y luego, una vez que las enzimas han completado su trabajo, comienza la tarea de la digestión: devolver los nutrientes a través de la ECM.
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 viscosidad de su MEC y, por lo tanto, su permeabilidad. ¿Cómo lo hacen?
En los hongos, la secreción parece ser ácido oxálico, un ácido orgánico común que se produce de forma natural en muchas plantas y, como descubrieron Goodell y sus colegas, muchos microorganismos parecen utilizar el ácido oxálico que secretan para unirse a las capas externas de carbohidratos, formando una sustancia pegajosa, ECM 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 podría desempeñar un papel importante en la patogénesis si las enzimas más grandes no pueden atravesar la matriz extracelular microbiana.
“Parece haber un punto intermedio”, afirmó Goodell, “en el que los microorganismos pueden controlar los niveles de acidez para adaptarse a un entorno específico, reteniendo algunas de las moléculas más grandes, como las enzimas, y permitiendo que las moléculas más pequeñas atraviesen fácilmente la matriz extracelular (MEC). La modulación de la MEC con ácido oxálico podría ser una forma de que los microorganismos se protejan de los antimicrobianos y los 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 hacerla más permeable podría mejorar la eficacia de los antibióticos y los antimicrobianos.

"Si podemos controlar la biosíntesis y la secreción de pequeños ácidos como el oxalato en ciertos microbios, entonces también podemos controlar lo que ingresa a los microbios, lo que podría permitirnos tratar mejor muchas enfermedades microbianas", dijo Goodell.
En diciembre de 2022, el microbiólogo Yasu Morita recibió una subvención de los Institutos Nacionales de Salud para apoyar una investigación destinada a desarrollar tratamientos nuevos y más efectivos para la tuberculosis.

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