У молекулярних моторів на світловому ходу йде менше хвилини, щоб продирявити клітинну мембрану і вивести клітку з ладу.
Торік Нобелівську премію з хімії вручали за молекулярні мотори - своєрідні молекули, в яких одна частина рухається відносно іншої, і ці рухи постійно повторюються, як у справжньому моторі.
Детально описувати ми їх не будемо (про молекулярні мотори розповідається в останньому номері «Науки і життя» за минулий рік), скажімо лише, що у подібних молекул рухаються один відносно одного частини з'єднані між собою механічно, завдяки чому вони і можуть так рухатися; рушійною ж силою служать різноманітні зовнішні стимули, наприклад, зміна кислотності середовища, або окислювально-відновлювального потенціалу, або опромінення світлом. О
дин з лауреатів, Бернард Лукас Ферінга, якраз займався моторами на світловому ходу, крім того, він і його співробітники зуміли зробити так, щоб частини молекулярного мотора крутилися тільки в один бік.
Їх молекула містила дві плоскі хімічні структури, схожі на дві маленькі лопатки ротора. На кожну з двох «лопаток» навішували додаткову хімічну групу. Коли молекулу опромінювали порцією ультрафіолету, роторна лопатка поверталася на 180 градусів, а додаткова хімічна група не давала їй повернутися назад - так вдалося домогтися обертання в одному напрямку.
Спочатку, напевно, було не дуже зрозуміло, навіщо потрібні такі іграшки, але потім з'явився і комп'ютерний чіп з молекулярним двигуном, і наномоторний аналог рибосоми - клітинної білоксинтезуючої машини, і ще всяке інше.
Дослідники з Університету Райса, Університету штату Північна Кароліна і Даремського університету знайшли ще один спосіб, як можна використовувати молекулярні мотори - з їх допомогою можна сверлити дірки в ракових клітинах.
Джеймс Тур (James M. Tour) і його колеги раніше показали, що мотори Ферінга, які крутяться з частотою 2-3 млн циклу в секунду, в розчині рухаються набагато енергійніше - з такою колосальною частотою вони легко долають власний броунівський рух і легко розштовхують інші молекули, які зустрічаються ним на шляху. І наступною думкою було посадити такий мотор на клітинну мембрану і подивитися, що вийде.
Дослідники створили кілька моторів, до яких були прикріплені молекули, схильні прилипати до клітин. Спочатку їх випробовували не на справжніх клітинах, а на мембранних бульбашках везикулах. Загалом молекулярно-моторні конструкції розміром були всього близько нанометра, біліпідний же шар мембрани становить у товщину 8-10 нанометрів; тим не менш, мотори, приземлившись на мембрану, під дією ультрафіолету успішно просверлювали собі наскрізний хід і опинялися всередині бульбашки.
Поява дірок можна було побачити, наприклад, по проникненню в мембранний бульбашку барвника, який до пори до часу залишався зовні, і лише після роботи молекулярних моторів виявлявся раптом всередині. В інших експериментах все відбувалося навпаки: бульбашку заповнювали барвником, і після того, як мотор дірявив мембрану, барвник виходив назовні.
Потім настала черга справжніх клітин. Для дослідів взяли кілька клітинних ліній, серед яких були і клітини раку передміхурової залози. Поки моторні молекули не освітлювали ультрафіолетом, вони прилипали до клітинних мембран і тихо на них сиділи, але після дози УФ-випромінювання вони проникали всередину клітин.
У статті в Nature йдеться, що у «нанодрілів» йшло менше хвилини, щоб просверлити мембрану, а самі клітини після цього гинули протягом декількох хвилин. Якщо до клітин прилипали не моторні молекули, то нічого особливого не відбувалося, іншими словами, тобто тут вся справа була не ультрафіолеті, а саме в тому, що мотори порушували цілісність клітинної оболонки - клітина просто не може жити з порваною мембраною.
Відомо, що до ліків ракові клітини поступово стають стійкими, але ось до такого впливу ніякої стійкості з'явитися просто не може. У найближчому майбутньому дослідники збираються випробувати терапевтичні можливості «нанодрілів» на лабораторних гризунах - потрібно переконатися, що такі мотори можна направляти строго за адресою і що вони не будуть злити те, що не потрібно.