Forskare från University of Utah rapporterar att järnrika hemozoinkristaller inuti malariaparasiten Plasmodium falciparum rör sig genom parasitens matsmältningsutrymme eftersom reaktioner som involverar väteperoxid vid kristallytan genererar kemisk framdrivning. Arbetet, som publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences, kopplar ett länge observerat fenomen till peroxidkemi och kan peka på nya antimalarialäkemedelsstrategier och idéer för konstruerade mikro- och nanoskaliga enheter.
Malariaparasiten Plasmodium falciparum producerar järninnehållande hemozoinkristaller när den avgiftar heme som frigörs under nedbrytningen av hemoglobin. Forskare har länge observerat att dessa kristaller rör sig i parasitens matsmältningsutrymme (ofta kallat matvakuolen) medan parasiten lever och att rörelsen stannar när parasiten dör.
I en studie ledd av Paul A. Sigala, biokemist vid University of Utah, rapporterar teamet bevis för att rörelsen drivs av kemi som involverar väteperoxid (H _2O _2). Forskarna fann att hemozoin kan katalysera reaktioner med väteperoxid och att exponering av isolerade hemozoinkristaller för väteperoxid får dem att röra sig, vilket överensstämmer med en kemisk framdrivningsmekanism.
Forskarna rapporterar också att manipulering av parasitens miljö för att minska peroxidrelaterad kemi kan bromsa kristallernas rörelse även när parasiterna förblir livskraftiga. I University of Utahs redogörelse för arbetet sa postdoktor Erica Hastings att den underliggande peroxid-nedbrytningsreaktionen används i stor utsträckning i framdrivningsteknologier, och hon hävdade att identifiering av parasitspecifik kemi kan öppna riktningar för läkemedelsutveckling.
Teamet föreslår att att hålla kristaller i rörelse kan hjälpa parasiten att hantera oxidativ stress genom att konsumera väteperoxid och kan hjälpa till att förhindra kristallaggregering, vilket upprätthåller en reaktiv yta för bearbetning av giftigt heme. Forskarna beskriver fenomenet som ett biologiskt exempel på en självgående metallisk nanopartikel.
Studien, "Chemical propulsion of hemozoin crystal motion in malaria parasites", publicerades i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 2025 (volym 122, utgåva 44) och är författad av Hastings och kollegor. Resultaten, säger forskarna, kan informera ansträngningarna för att utforma antimalariametoder som stör kristallytans kemi och kan också ge koncept som är relevanta för konstruerade självgående partiklar för applikationer som riktad läkemedelsleverans.
