Sarkvidéki halak: A természetes fagyvédelem leleplezett

A fagyálló fehérje befolyásolja a környező vízmolekulák mozgását

A Macropteris maculatus hal az Antarktiszon található McMurdo Sound-ból. A fagyálló fehérje - a vázlatos szerkezet fölött és a meghosszabbított hidratáló héjjal - megakadályozza a fagyot a Jeges tengerben. © RUB
felolvasta

A kutatók felfedezték, hogyan működik a természetes fagyálló, védi a Jeges-tenger halait a fagyástól. Megfigyelték, hogy a halak vérében lévő fagyálló fehérje megváltoztatja a környezetben lévő vízmolekulákat, így a fagyasztás lehetetlenné válik, és az egész folyékony marad.

Mint a Martina Havenith-Newen professzor körül a Bochum Ruhr-Egyetemen, valamint az USA együttműködési partnereivel együtt a "Journal of the American Chemical Society" (JACS) jelentésben nincs kémiai kötés a fehérje és a víz között - a fehérje jelenléte elegendő,

Jobb, mint a háztartási fagyálló

Mínusz 1, 8 ° C hőmérsékleten valóban minden halnak fagyosnak kellene lennie: A halak vérének fagypontja körülbelül mínusz 0, 9 ° C. Miért folytatják az Antarktiszi halak kutatását ezen a hőmérsékleten, a kutatás már régóta áll. Már 50 évvel ezelőtt speciális fagyálló fehérjéket fedeztek fel ezeknek a halaknak a vérében. Ezek az úgynevezett fagyálló fehérjék jobban működnek, mint bármely háztartási fagyálló. Még mindig nem volt világos, hogyan működnek.

A "disco dance" -től "minuet" -ig

A Bochum kutatói sajátosságukat az új tanulmányban, a terahertz spektroszkópiában helyezték el. Teraherts sugárzás segítségével megfigyelhető a vízmolekulák és fehérjék együttes mozgása.

Így a csapat már bebizonyította, hogy azok a vízmolekulák, amelyek általában folyékony vízben folyamatosan táncolnak, és mindig új kötés alakulnak ki egymással, fehérjék jelenlétében rendezettebben táncolnak - „a diszkó-tánc minuetévé válik” - mondja Havenith-Newen. kijelző

Az antarktiszi expedíció ajándéka

A jelenlegi vizsgálatok tárgya az antarktiszi szürke tőkehal Dissostichus mawsoni fagyálló glikoproteinjei voltak, melyet az egyik amerikai együttműködési partner, Arthur L Devries az Antarktisz expedícióján halászott.

"Láttuk, hogy a fehérje különösen messze hat a környezetében levő vízmolekulákra. Meghosszabbított hidratációs héjról beszélünk" - magyarázza Konrad Meister társszerző. "Ez a hatás, amely megakadályozza a jégkristályosodást, alacsonyabb hőmérsékleteken még kifejezettebb, mint szobahőmérsékleten." - teszi hozzá Havenith-Newen.

A borát-puffer kioldja a fagyálló folyadékot

Ennek ellenére alacsonyabb hőmérsékletekre lenne szükség a víz fagyasztásához. Ha egy speciális borát pufferrel deaktiválja a fehérjét, a fagyálló már nem működik. Ebben az esetben a kutatók sem találtak változást a terahertz táncban.

Megfigyeléseikben a kutatók vitatják az előző feltételezést, miszerint a fagyálló fehérje és a víz közötti egyetlen kötőhely felelős a fehérje aktivitásáért. A tanulmány először közvetlen összefüggést mutatott egy fehérje funkciója és aláírása között a terahertz tartományban.

(idw - Ruhr-Egyetemi Bochum, 2010. augusztus 24. - DLO)