Membrana stanici dođe nešto kao čovjeku koža. Probiješ li kožu,  krv izlazi a bakterije ulaze – da sumiramo traumatologiju na najjednostavniji način. Kod stanica, i onih tjelesnih i onih bakterijskih, nešto je drugačije. Kroz rupu na njihovoj membrani ulaze i izlaze ioni, pa se izjednačava njihova koncentracija unutar i izvan stanice – sa za nju najpogubnijim posljedicama. Da kažem do kraja, ioni kalcija, natrija i klora stalno prodiru kroz membrane naših stanica, ali ih isto tako stalno iz njih izbacuju najrazličitije ionske pumpe, uz utrošak energije, razumije se. (Najviše energije bazalnog metabolizma troši se upravo za pogon ionskih pumpi, tj. za uspostavljanje osmotske ravnoteže u organizmu.) No ako na staničnoj membrani napravimo rupu, onda ionske pumpe više ne mogu izbaciti sve ione što naviru u stanicu. Baš poput mornara koji stalno izbaciju vodu iz stive, no ako se brodu probije dno, nema te pumpe koja će ga održati na površini.

Godine 1987. američki je liječnik i znanstvenik Michael A. Zasloff radeći pokuse na žabama došao do jednostavnog pitanja, koje začudo nikome prije nije palo na pamet, a to je zašto žablja koža brzo zaraste i ne inficira se u prljavoj vodi u koju je Zasloff bacao žabe nakon pokusa.  Uz malo truda izdvojio je iz žablje kože prvi antimikrobni peptid. Nazvao ga je magainin, prema hebrejskoj riječi za štit (magen) – židovska,  Davidova zvijezda zapravo je Davidov štit, magen David (da se zna). Taj peptid djeluje, a to je bitno za našu priču, tako da u staničnim membranama bakterija stvara rupe i tako ih ubija prodorom iona.

Sada su znanstvenici pred vratima nečega sličnog: nedavno su napravili molekularne strojeve koji buše stanične membrane te ih na taj način, razumije se, ubijaju.

Motor nanometarskih dimenzija (nanomotor) koji su upotrijebili već je dugo poznat,  pa je upravo zbog njega Bernard L. Fering prošle godine dobio Nobelovu nagradu (poveznica – Bug online od 7. 10. 2016.). Feringov stroj radi na principu flip-flopa.  Kada se naime molekula osvijetli elekromagnetskim zračenjem (ultraljubičastim ili svjetlosnim) odgovarajuće valne duljine, rotor se zakreće za 180 stupnjeva oko dvostruke veze koja ga spaja sa statorom. Ni ta pojava nije ništa novo. Kemičari je naime poznaju već više od stoljeća pod imenom cis-trans izomerizacije (i zbog nje trebamo maslinovo ulje držati u tamnim bocama). Novo je kada se taj proces upotrijebi u molekularnom motoru i to još za probijanje stanične membrane.

U članku što je nedavno, 31. kolovoza objavljen u uglednom znanstvenom časopisu Nature pod naslovom „Molecular machines open cell membranes“ skupina američkih znanstvenika iz Sveučilišta u Houstonu iskušala je čak deset molekularnih motora koji se međusobno razlikuju po onome „R“ koje vidimo u formuli. Zahvaljujući tome „R“ stator se veže za staničnu membranu. A kad se stator vezao – e tu priča tek počinje.

Osvjetljavanjem stanica ultraljubičastim zračenjem valne duljine 355 – 365 nm, rotor se počinje vrtjeti, ili – točnije – molekula prelaziti iz konfiguracije cis u konfiguraciju trans (i obratno). Uslijed tog gibanja molekularni motor prodire kroz staničnu membranu i u njoj buši rupu da bi za minutu-dvije došlo do smrti stanice. (Znanstvenici su si dali truda da izračunaju mehaničke karakteristike takvih strojeva. Za prelazak rotora iz jednog u drugi položaj treba energija od 5·10-19 J pri čemu se generira sila od pola nanonjutna.)

Liječenje molekularnim strojevima nije teško zamisliti. U blizinu bolesnog, tumorskog ili inficiranog tkiva dovede se nanostrojni lijek. On se ubrzo veže za stanice (bakterijske ili tumorske), a pošto se tkivo osvijetli odgovarajućom svjetlošću, lijek ih uništi. No preostaje još jedno pitanje: kako će nanostrojevi prepoznati baš membrane stanica koje trebaju uništiti? Zar neće uništiti sve stanice, pa i one zdrave, koje treba poštedjeti?
To je osnovno pitanje pri razvoju svakog lijeka, ne samo ovog. Molekula ljekovite tvari je „čarobno tane“, ona je napravljena tako da  pogađa samo ono što treba. Iako o tome autori spomenutog članka ništa ne kažu, jasno je kako je ono „R“ u formuli molekularnog stroja glavni dio „čarobnog taneta“. Upravo bi taj dio molekule trebao prepoznati stanicu koju treba uništiti. 

Dr. Nenad Raos, po struci kemičar,  znanstveni je savjetnik u trajnome zvanju na zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada. Intenzivno se bavi popularizacijom znanosti: autor je 13 znanstveno-popularnih knjiga, 7 izložbi u zagrebačkom Tehničkom muzeju te mnogo stotina članaka po časopisima.  Dobitnik je Nagrade za znanstveni rad u području prirodnih znanosti HAZU-a (1996.) i Državne godišnje nagrade za promidžbu i popularizaciju znanosti (2003.).