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 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 servir como um canal para nutrientes e enzimas entrarem e saírem 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 casca também precisa ser permeável: muitos microrganismos secretam diversas enzimas e outros metabólitos através da MEC, para dentro do material que desejam comer ou infectar (como madeira podre ou tecido de vertebrados) e, depois que as enzimas completam seu trabalho, vem a tarefa da digestão – retornar os nutrientes através da MEC.
Isso significa que a MEC não é apenas uma camada protetora inerte; na verdade, como Goodell e seus colegas demonstraram, os microrganismos parecem ter a capacidade de controlar a viscosidade de sua MEC e, portanto, sua permeabilidade. Como eles fazem isso?
Nos fungos, a secreção parece ser ácido oxálico, um ácido orgânico comum que ocorre naturalmente em muitas plantas e, como Goodell e seus colegas descobriram, muitos microrganismos parecem usar o ácido oxálico que secretam para se ligar a camadas externas de carboidratos, formando uma substância pegajosa, uma matriz extracelular 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 MEC. A modulação da MEC com ácido oxálico pode ser uma forma de os microrganismos se protegerem de antimicrobianos e antibióticos, já 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, pois 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.
Em dezembro de 2022, o microbiologista Yasu Morita recebeu uma bolsa dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) para apoiar pesquisas com o objetivo final de desenvolver novos tratamentos mais eficazes para a tuberculose.

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