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A camada externa pegajosa de fungos e bactérias, chamada de “matriz extracelular” ou MEC, tem a consistência de gelatina e atua como uma camada protetora. Mas, de acordo com um estudo recente publicado na revista iScience, conduzido pela Universidade de Massachusetts Amherst em colaboração com o Instituto Politécnico de Worcester, a MEC de alguns microrganismos forma um gel apenas na presença de ácido oxálico ou outros ácidos simples.
Como a matriz extracelular (MEC) desempenha um papel importante em tudo, desde a resistência a antibióticos até o entupimento de canos e a contaminação de dispositivos médicos, entender como os microrganismos manipulam suas camadas de gel pegajosas tem amplas implicações para o nosso dia a dia.
“Sempre me interessei pelas MECs microbianas”, disse Barry Goodell, professor de microbiologia da Universidade de Massachusetts Amherst e autor sênior do artigo. “As pessoas costumam pensar na MEC como uma camada externa protetora inerte que protege os microrganismos. Mas ela também pode atuar como um canal, permitindo que nutrientes e enzimas entrem e saiam das células microbianas.”
O revestimento desempenha várias funções: sua viscosidade permite que microrganismos individuais se aglomerem para formar colônias ou "biofilmes", e quando isso ocorre em número suficiente, pode obstruir tubulações ou contaminar equipamentos médicos.
Mas a camada também precisa ser permeável. Muitos microrganismos secretam diversas enzimas e outros metabólitos através da MEC (matriz extracelular) no material que desejam consumir ou infectar (como madeira em decomposição ou tecido de vertebrados) e, então, quando as enzimas completam seu trabalho digestivo, transportam os nutrientes através da MEC. O composto é então reabsorvido pelo corpo.
Isso significa que a MEC não é apenas uma camada protetora inerte; na verdade, como demonstrado por Goodell e seus colegas, os microrganismos parecem ter a capacidade de controlar a viscosidade de sua MEC e, portanto, sua permeabilidade. Como eles fazem isso? Crédito da foto: B. Goodell
Nos cogumelos, a secreção parece ser ácido oxálico, um ácido orgânico comum encontrado naturalmente em muitas plantas. Como Goodell e seus colegas descobriram, muitos micróbios parecem usar o ácido oxálico que secretam para se ligar à camada externa de carboidratos, formando uma matriz extracelular (MEC) pegajosa e gelatinosa.
Mas, ao analisar mais detalhadamente, a equipe descobriu que o ácido oxálico não apenas ajudava a produzir a MEC (matriz extracelular), como também a "regulava": quanto mais ácido oxálico os micróbios adicionavam à mistura de carboidrato e ácido, mais viscosa a MEC se tornava. Quanto mais viscosa a MEC, mais ela impede a entrada ou saída de moléculas grandes do micróbio, enquanto moléculas menores permanecem livres para entrar no micróbio a partir do ambiente e vice-versa.
Essa descoberta desafia a compreensão científica tradicional de como os diferentes tipos de compostos liberados por fungos e bactérias chegam ao ambiente. Goodell e seus colegas sugeriram que, em alguns casos, os microrganismos podem precisar depender mais da secreção de moléculas muito pequenas para atacar a matriz ou o tecido do qual dependem para sobreviver ou serem infectados.
Isso significa que a secreção de pequenas moléculas também pode desempenhar um papel importante na patogênese, caso enzimas maiores não consigam atravessar a matriz extracelular microbiana.
“Parece haver um meio-termo”, disse Goodell, “onde os microrganismos conseguem controlar os níveis de acidez para se adaptarem a um ambiente específico, retendo algumas das moléculas maiores, como enzimas, enquanto permitem que as moléculas menores passem facilmente pela matriz extracelular.”
A modulação da matriz extracelular (MEC) pelo ácido oxálico pode ser uma forma de os microrganismos se protegerem de antimicrobianos e antibióticos, visto que muitos desses fármacos são compostos por moléculas muito grandes. É essa capacidade de personalização que pode ser a chave para superar um dos principais obstáculos na terapia antimicrobiana, já que manipular a MEC para torná-la mais permeável poderia melhorar a eficácia de antibióticos e antimicrobianos.
“Se pudermos controlar a biossíntese e a secreção de ácidos simples, como o oxalato, em certos micróbios, também poderemos controlar o que entra nesses micróbios, o que poderia nos permitir tratar melhor muitas doenças microbianas”, disse Goodell.
Para mais informações: Gabriel Perez-Gonzalez et al., Interação de oxalatos com beta-glucano: implicações para a matriz extracelular fúngica e transporte de metabólitos, iScience (2023). DOI: 10.1016/j.isci.2023.106851
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