Bài viết này đã được xem xét theo các quy trình và chính sách biên tập của Science X. Các biên tập viên đã nhấn mạnh những phẩm chất sau đây đồng thời đảm bảo tính toàn vẹn của nội dung:
Lớp ngoài dính của nấm và vi khuẩn, được gọi là "ma trận ngoại bào" hay ECM, có độ đặc sệt như thạch và hoạt động như một lớp bảo vệ và vỏ bọc. Nhưng theo một nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí iScience, do Đại học Massachusetts Amherst phối hợp với Viện Bách khoa Worcester thực hiện, ECM của một số vi sinh vật chỉ tạo thành dạng gel khi có mặt axit oxalic hoặc các axit đơn giản khác. googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Vì chất nền ngoại bào (ECM) đóng vai trò quan trọng trong mọi thứ, từ kháng thuốc kháng sinh đến tắc nghẽn đường ống và ô nhiễm thiết bị y tế, việc hiểu cách vi sinh vật thao túng lớp gel dính của chúng có ý nghĩa rộng lớn đối với cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
“Tôi luôn quan tâm đến chất nền ngoại bào (ECM) của vi sinh vật,” Barry Goodell, giáo sư vi sinh học tại Đại học Massachusetts Amherst và là tác giả chính của bài báo, cho biết. “Mọi người thường nghĩ ECM là một lớp bảo vệ bên ngoài trơ, bảo vệ vi sinh vật. Nhưng nó cũng có thể hoạt động như một đường dẫn cho phép chất dinh dưỡng và enzyme di chuyển vào và ra khỏi tế bào vi sinh vật.”
Lớp phủ này có nhiều chức năng: độ dính của nó cho phép các vi sinh vật riêng lẻ kết tụ lại với nhau tạo thành khuẩn lạc hoặc "màng sinh học", và khi đủ số lượng vi sinh vật làm như vậy, nó có thể làm tắc nghẽn đường ống hoặc gây ô nhiễm thiết bị y tế.
Nhưng lớp vỏ cũng phải có khả năng thấm. Nhiều vi sinh vật tiết ra các enzyme và các chất chuyển hóa khác nhau thông qua chất nền ngoại bào (ECM) vào vật chất mà chúng muốn ăn hoặc lây nhiễm (chẳng hạn như gỗ mục hoặc mô động vật có xương sống), và sau đó, khi các enzyme hoàn thành công việc tiêu hóa, chúng sẽ vận chuyển các chất dinh dưỡng qua ECM. Hợp chất này được hấp thụ trở lại vào cơ thể.
Điều này có nghĩa là ECM không chỉ là một lớp bảo vệ trơ; trên thực tế, như Goodell và các đồng nghiệp đã chứng minh, vi sinh vật dường như có khả năng kiểm soát độ dính của ECM và do đó kiểm soát tính thấm của nó. Chúng làm điều đó như thế nào? Ảnh: B. Goodell
Ở nấm, chất tiết ra dường như là axit oxalic, một loại axit hữu cơ phổ biến được tìm thấy tự nhiên trong nhiều loại thực vật. Như Goodell và các đồng nghiệp đã phát hiện, nhiều vi sinh vật dường như sử dụng axit oxalic mà chúng tiết ra để liên kết với lớp ngoài của carbohydrate, tạo thành một chất nền ngoại bào (ECM) dính, dạng gel.
Nhưng khi nhóm nghiên cứu xem xét kỹ hơn, họ phát hiện ra rằng axit oxalic không chỉ giúp sản xuất chất nền ngoại bào (ECM), mà còn "điều chỉnh" nó: lượng axit oxalic mà vi sinh vật thêm vào hỗn hợp carbohydrate-axit càng nhiều, chất nền ngoại bào càng trở nên nhớt hơn. Chất nền ngoại bào càng nhớt, nó càng ngăn chặn các phân tử lớn xâm nhập hoặc rời khỏi vi sinh vật, trong khi các phân tử nhỏ hơn vẫn tự do xâm nhập vào vi sinh vật từ môi trường và ngược lại.
Khám phá này thách thức sự hiểu biết khoa học truyền thống về cách các loại hợp chất khác nhau do nấm và vi khuẩn tiết ra thực sự đi từ các vi sinh vật này vào môi trường. Goodell và các đồng nghiệp cho rằng trong một số trường hợp, vi sinh vật có thể phải dựa nhiều hơn vào việc tiết ra các phân tử rất nhỏ để tấn công ma trận hoặc mô mà vi sinh vật phụ thuộc vào để tồn tại hoặc bị nhiễm bệnh.
Điều này có nghĩa là sự tiết ra các phân tử nhỏ cũng có thể đóng vai trò quan trọng trong cơ chế gây bệnh nếu các enzyme lớn hơn không thể đi qua ma trận ngoại bào của vi khuẩn.
“Dường như có một điểm cân bằng,” Goodell nói, “nơi mà các vi sinh vật có thể kiểm soát mức độ axit để thích nghi với một môi trường cụ thể, giữ lại một số phân tử lớn hơn, chẳng hạn như enzyme, trong khi cho phép các phân tử nhỏ hơn dễ dàng đi qua chất nền ngoại bào.”
Việc điều chỉnh ma trận ngoại bào (ECM) bằng axit oxalic có thể là một cách để vi sinh vật tự bảo vệ mình khỏi các chất kháng khuẩn và kháng sinh, vì nhiều loại thuốc này được cấu tạo từ các phân tử rất lớn. Khả năng tùy chỉnh này có thể là chìa khóa để vượt qua một trong những trở ngại chính trong liệu pháp kháng khuẩn, vì việc thao túng ECM để làm cho nó dễ thấm hơn có thể cải thiện hiệu quả của kháng sinh và chất kháng khuẩn.
“Nếu chúng ta có thể kiểm soát quá trình sinh tổng hợp và bài tiết các axit nhỏ như oxalat ở một số vi sinh vật nhất định, chúng ta cũng có thể kiểm soát những gì đi vào cơ thể vi sinh vật, điều này có thể giúp chúng ta điều trị tốt hơn nhiều bệnh do vi sinh vật gây ra”, Goodell nói.
Thông tin bổ sung: Gabriel Perez-Gonzalez et al., Tương tác giữa oxalat và beta-glucan: ý nghĩa đối với ma trận ngoại bào của nấm và vận chuyển chất chuyển hóa, iScience (2023). DOI: 10.1016/j.isci.2023.106851
Nếu bạn phát hiện lỗi chính tả, thông tin không chính xác hoặc muốn yêu cầu chỉnh sửa nội dung trên trang này, vui lòng sử dụng biểu mẫu này. Đối với các câu hỏi chung, vui lòng sử dụng biểu mẫu liên hệ của chúng tôi. Đối với phản hồi chung, vui lòng sử dụng phần bình luận công khai bên dưới (làm theo hướng dẫn).
Phản hồi của bạn rất quan trọng đối với chúng tôi. Tuy nhiên, do số lượng tin nhắn quá nhiều, chúng tôi không thể đảm bảo trả lời cá nhân từng người.
Địa chỉ email của bạn chỉ được sử dụng để thông báo cho người nhận biết ai đã gửi email. Cả địa chỉ của bạn và địa chỉ của người nhận đều không được sử dụng cho bất kỳ mục đích nào khác. Thông tin bạn nhập sẽ hiển thị trong email của bạn và sẽ không được Phys.org lưu trữ dưới bất kỳ hình thức nào.
Nhận thông tin cập nhật hàng tuần và/hoặc hàng ngày qua email. Bạn có thể hủy đăng ký bất cứ lúc nào và chúng tôi sẽ không bao giờ chia sẻ thông tin cá nhân của bạn với bên thứ ba.
Chúng tôi nỗ lực để mọi người đều có thể tiếp cận nội dung của chúng tôi. Hãy cân nhắc ủng hộ sứ ​​mệnh của Science X bằng cách đăng ký tài khoản cao cấp.
Trang web này sử dụng cookie để hỗ trợ điều hướng, phân tích việc sử dụng dịch vụ của chúng tôi, thu thập dữ liệu cá nhân hóa quảng cáo và cung cấp nội dung từ bên thứ ba. Bằng cách sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách Bảo mật và Điều khoản Sử dụng của chúng tôi.