Оказывается, в каждой клетке малярийного паразита Plasmodium falciparum имеется маленький отсек, заполненный микроскопическими кристаллами на основе железа.
Пока паразит жив, эти кристаллы находятся в постоянном движении — вращаются, сталкиваются и отскакивают друг от друга с такой скоростью, что стандартные научные инструменты с трудом за ними поспевают. Но стоит паразиту погибнуть — движение сразу же останавливается. Это необычное поведение на протяжении десятилетий оставалось загадкой. Теперь исследователи из Университета Юты выяснили, что именно приводит кристаллы в движение.
Кристаллы состоят из гема — железосодержащего соединения, образующегося в результате переваривания паразитом гемоглобина из крови, в которой он обитает. Как установили специалисты под руководством биохимика Пола Сигалы, их движение обеспечивается химической реакцией разложения перекиси водорода на воду и кислород. Эта реакция высвобождает энергию, которая толкает кристаллы — по сути, это тот же принцип, который используется для запуска ракет. «Разложение перекиси водорода применяется для приведения в движение крупных ракет, — говорит постдок Эрика Хейстингс. — Но, насколько мне известно, в биологических системах это наблюдается впервые».
Перекись водорода в большом количестве содержится в отсеке с кристаллами — паразит сам вырабатывает ее как побочный продукт. Эксперименты подтвердили: одной лишь перекиси достаточно, чтобы заставить изолированные кристаллы вращаться даже вне паразита. А когда паразитов выращивали в условиях пониженного содержания кислорода — при которых перекиси образуется меньше, — кристаллы замедлялись примерно вдвое, хотя сами паразиты оставались здоровыми.
Зачем паразиту нужна эта «ракетная установка» внутри клетки? Ученые предполагают, что вращение кристаллов выполняет две функции. Во-первых, оно помогает разлагать токсичную перекись водорода, тем самым защищая паразита от химического повреждения. Во-вторых, движение препятствует слипанию кристаллов — это сохраняет их поверхность для эффективного связывания новых порций гема.
«Люди не обсуждают то, чего не понимают, и поскольку движение этих кристаллов так загадочно и странно, оно десятилетиями оставалось слепым пятном в паразитологии», — признает Сигала.
Это открытие может иметь практическое значение. Поскольку описанный механизм принципиально отличается от всего, что есть в клетках человека, он может стать основой для создания новых противомалярийных средств с минимальными побочными эффектами. «Если мы сможем заблокировать химию на поверхности кристаллов, этого может быть достаточно, чтобы уничтожить паразита», — говорит Сигала. Кроме того, первый известный случай самодвижущейся металлической наночастицы в живой природе может вдохновить инженеров, которые работают над созданием микроскопических роботов для доставки медикаментов.
Фото: hi-tech.mail.ru