La capa externa pegajosa de hongos y bacterias, denominada matriz extracelular (MEC), tiene la consistencia de una gelatina y actúa como una 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 únicamente en presencia de ácido oxálico u otros ácidos simples. Dado que la MEC desempeña un papel fundamental en procesos que van 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 cotidiana.

«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 servir como conducto para 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, una vez que las enzimas han completado su trabajo, llega la tarea de la digestión: devolver los nutrientes a través de la MEC.
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 encuentra de forma natural en muchas plantas y, como descubrieron Goodell y sus colegas, muchos microorganismos parecen usar el ácido oxálico que secretan para unirse a capas externas de carbohidratos, formando una sustancia pegajosa, una matriz extracelular 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 podría 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, mientras permiten que las moléculas más pequeñas atraviesen fácilmente la matriz extracelular (MEC). La modulación de la MEC con ácido oxálico podría ser una forma para 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 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, entonces también podremos controlar lo que entra en esos 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 la investigación destinada, en última instancia, al desarrollo de tratamientos nuevos y más eficaces para la tuberculosis.

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