Lapisan luar jamur dan bakteri yang lengket, yang disebut "matriks ekstraseluler" atau ECM, memiliki konsistensi seperti agar-agar dan bertindak sebagai lapisan pelindung dan cangkang. Namun, menurut sebuah studi terbaru dalam jurnal iScience, yang dilakukan oleh Universitas Massachusetts Amherst bekerja sama dengan Worcester Polytechnic Institute, ECM beberapa mikroorganisme hanya membentuk gel dengan adanya asam oksalat atau asam sederhana lainnya. Karena ECM memainkan peran penting dalam segala hal, mulai dari resistensi antibiotik hingga penyumbatan pipa dan kontaminasi alat medis, memahami bagaimana mikroorganisme memanipulasi lapisan gel lengketnya memiliki implikasi luas bagi kehidupan kita sehari-hari.

“Saya selalu tertarik pada ECM mikroba,” kata Barry Goodell, profesor mikrobiologi di Universitas Massachusetts Amherst dan penulis senior makalah tersebut. “Orang sering menganggap ECM sebagai lapisan luar pelindung yang inert yang melindungi mikroorganisme. Tetapi ECM juga dapat berfungsi sebagai saluran bagi nutrisi dan enzim masuk dan keluar dari sel mikroba.”
Lapisan tersebut memiliki beberapa fungsi: sifat lengketnya memungkinkan mikroorganisme individual untuk menggumpal membentuk koloni atau "biofilm", dan ketika cukup banyak mikroorganisme melakukan hal ini, dapat menyumbat pipa atau mencemari peralatan medis.
Namun cangkang tersebut juga harus permeabel: banyak mikroorganisme mengeluarkan berbagai enzim dan metabolit lainnya melalui ECM, ke dalam material yang ingin mereka makan atau infeksi (seperti kayu busuk atau jaringan vertebrata), dan kemudian, setelah enzim menyelesaikan pekerjaannya, tugas pencernaan – mengembalikan nutrisi kembali melalui ECM.
Ini berarti bahwa ECM bukan hanya lapisan pelindung yang inert; Faktanya, seperti yang ditunjukkan oleh Goodell dan rekan-rekannya, mikroorganisme tampaknya memiliki kemampuan untuk mengontrol viskositas ECM mereka dan karenanya permeabilitasnya. Bagaimana mereka melakukannya?
Pada jamur, sekresi tersebut tampaknya berupa asam oksalat, asam organik umum yang secara alami terdapat pada banyak tumbuhan, dan, seperti yang ditemukan Goodell dan rekan-rekannya, banyak mikroorganisme tampaknya menggunakan asam oksalat yang mereka sekresikan untuk mengikat lapisan karbohidrat eksternal, membentuk zat lengket, ECM seperti jeli.
Namun, ketika tim tersebut meneliti lebih lanjut, mereka menemukan bahwa asam oksalat tidak hanya membantu memproduksi ECM, tetapi juga "mengaturnya": semakin banyak asam oksalat yang ditambahkan mikroba ke dalam campuran karbohidrat-asam, semakin kental ECM tersebut. Semakin kental ECM, semakin banyak molekul besar yang terhalang untuk masuk atau keluar dari mikroba, sementara molekul yang lebih kecil tetap bebas masuk ke dalam mikroba dari lingkungan dan sebaliknya.
Penemuan ini menantang pemahaman ilmiah tradisional tentang bagaimana berbagai jenis senyawa yang dilepaskan oleh jamur dan bakteri sebenarnya masuk dari mikroorganisme ini ke lingkungan. Goodell dan rekan-rekannya menyarankan bahwa dalam beberapa kasus, mikroorganisme mungkin harus lebih bergantung pada sekresi molekul yang sangat kecil untuk menyerang matriks atau jaringan tempat mikroorganisme tersebut bergantung untuk bertahan hidup atau terinfeksi. Ini berarti bahwa sekresi molekul kecil juga dapat memainkan peran besar dalam patogenesis jika enzim yang lebih besar tidak dapat melewati matriks ekstraseluler mikroba.
“Tampaknya ada jalan tengah,” kata Goodell, “di mana mikroorganisme dapat mengontrol tingkat keasaman untuk beradaptasi dengan lingkungan tertentu, mempertahankan beberapa molekul yang lebih besar, seperti enzim, sementara memungkinkan molekul yang lebih kecil untuk dengan mudah melewati ECM. “Modulasi ECM dengan asam oksalat mungkin merupakan cara bagi mikroorganisme untuk melindungi diri dari antimikroba dan antibiotik, karena banyak obat ini terdiri dari molekul yang sangat besar. Kemampuan kustomisasi inilah yang bisa menjadi kunci untuk mengatasi salah satu hambatan utama dalam terapi antimikroba, karena memanipulasi ECM agar lebih permeabel dapat meningkatkan efektivitas antibiotik dan antimikroba.”

“Jika kita dapat mengendalikan biosintesis dan sekresi asam kecil seperti oksalat pada mikroba tertentu, maka kita juga dapat mengendalikan apa yang masuk ke dalam mikroba tersebut, yang dapat memungkinkan kita untuk mengobati banyak penyakit mikroba dengan lebih baik,” kata Goodell.
Pada Desember 2022, ahli mikrobiologi Yasu Morita menerima hibah dari National Institutes of Health untuk mendukung penelitian yang pada akhirnya bertujuan mengembangkan pengobatan baru yang lebih efektif untuk tuberkulosis.

Jika Anda memerlukan informasi lebih lanjut, silakan kirim email kepada saya.
E-mail:
info@pulisichem.cn
Telp:
+86-533-3149598