Как работают антифризные белки

Несмотря на то что учёные исследуют антифризные белки почти полвека, механизм действия этих молекул до сих пор неясен. Напомним, что антифризными называют те белки, которые помогают клетке (и всему организму) не замёрзнуть при температуре ниже нуля.

Многие растения и холоднокровные животные выживают благодаря таким белкам: не будь их, кристаллы льда порушили бы клеточные макромолекулярные комплексы и мембраны. Предполагалось, что антифризные молекулы как-то связываются с кристалликами льда и предотвращают их рост. Но так ли это на самом деле, точно никто сказать не мог. Проблема тут была во многом методическая: требоваось создать примерно клеточные условия и суметь проследить за отдельными льдинками в присутствии белка.

Исследователям из Еврейского университета в Иерусалиме (Израиль) удалось отчасти разгадать эту загадку. В статье, опубликованной в PNAS, авторы описывают свои эксперименты с антифризным белком большого мучного хрущака. Белок, которым располагает этот жук, в сотни раз эффективнее антифризных молекул, которые есть у растений и рыб. Чтобы проследить за ним, исследователи прикрепляли к белку флюоресцентный маркер и заливали раствор белка в систему капилляров с микроскопическим диаметром.

Большой мучной хрущак, питающийся крупами, мукой и семенами растений, защищён от холода лучше, чем другие холоднокровные животные и растения. (Фото Nigel Cattlin.)

Капиллярное устройство позволяло контролировать температуру раствора с точностью до тысячных долей градуса, так что можно было работать с кристаллами льда размером 20–50 мкм и следить за их ростом и таянием в реальном времени. Таким образом удалось окончательно выяснить, что делает в растворе антифризный белок: его молекулы действительно прилипают к кристаллам, не давая им расти, причём прилипают намертво.

Раньше думали, что антифризные белки взаимодействуют со льдом обратимо. Но, как показали эксперименты, даже если из раствора удаляли все свободные молекулы белка, те, что сидели на льду, продолжали на нём сидеть, а это означало весьма высокую силу связывания. Белок окутывает микрокристалл и не даёт ему расти, что бы ни случилось. По-видимому, по такому же принципу работают и другие виды антифризных белков. Хотя, конечно, было бы интересно узнать, как особенности строения молекул влияют на их эффективность (напомним, что белок хрущака намного «антифризнее», чем у растений и рыб).

Следует также сказать, что такие белки могли бы получить широкое применение в самых разных областях — от биомедицинской, где порой нужно долгое время хранить образцы тканей и клеток, не подвергая их заморозке, до пищевой, где некоторые продукты тоже хорошо было бы научиться содержать без замораживания и сопутствующего ему обезвоживания.

Подготовлено по материалам Phys.Org.

Каждый день слушайте итоговый подкаст Свободного Радио «Компьюлента»!

blog comments powered by Disqus