Исследователи выяснили, как и почему внутри смертельно опасного паразита Plasmodium falciparum (возбудителя малярии) движутся микроскопические кристаллы железа. Долгое время это явление оставалось загадкой. Кристаллы непрерывно вращаются, пока паразит жив, но сразу останавливаются после его гибели. Наблюдать за ними сложно из-за высокой скорости и хаотичности перемещений.
Команда Медицинской школы Спенсера Фокса Экклза (SFESOM) при Университете Юты обнаружила механизм этого необычного движения. Как оказалось, кристаллы, состоящие из железосодержащего соединения гема, приводятся в действие химической реакцией — расщеплением перекиси водорода на воду и кислород. Высвобождаемая энергия заставляет их вращаться.
Эксперименты подтвердили гипотезу: когда паразитов выращивали в условиях низкого содержания кислорода (что снижает выработку перекиси водорода), скорость вращения кристаллов падала примерно вдвое — при этом сами паразиты оставались здоровыми.
Почему это так важно для самого паразита? Ученые предполагают, что непрерывное движение выполняет сразу две функции. Во-первых, помогает безопасно расщеплять избыток токсичной перекиси водорода, снижая риск повреждения клеток. Во-вторых, препятствует слипанию кристаллов, охраняя их максимальную площадь поверхности для эффективной переработки гема.
Разложение перекиси водорода используется для запуска крупномасштабных ракет. Но я не думаю, что такое когда-либо наблюдалось в биологических системах.
Результаты исследования, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, имеют значение сразу в двух направлениях. Понимание уникального механизма, не характерного для клеток человека, открывает путь к разработке новых лекарств против малярии. Препараты, блокирующие химические процессы на поверхности кристаллов, могут быть высокоэффективными и вызывать меньше побочных действий. Кроме того, обнаруженный принцип движения может стать прототипом для создания микроскопических роботов для адресной доставки лекарств. Это первый известный пример самодвижущихся металлических наночастиц, в биологии, и он может вдохновить на новые разработки в нанотехнологиях.
Ранее Наука Mail рассказывала, что раскрыт способ борьбы тела с распространенным мозговым паразитом.
