قد تؤدي ملاحظة صدفة أجراها باحثون في جامعة كوينز في كندا إلى إنهاء جدل دام عقودًا حول الآلية الدقيقة التي ترتبط بها البروتينات المضادة للتجمد بسطح بلورات الجليد.
قد تؤدي ملاحظة صدفة أجراها باحثون في جامعة كوينز في كندا إلى إنهاء جدل دام عقودًا حول الآلية الدقيقة التي ترتبط بها البروتينات المضادة للتجمد بسطح بلورات الجليد.
يقول بيتر ديفيز، الأستاذ في قسم الكيمياء الحيوية بجامعة كوينز في كندا والخبير العالمي في دراسة البروتينات المضادة للتجمد: "لقد حصلنا على صورة جميلة لجزيئات الماء المرتبطة بموقع الارتباط الجليدي للبروتين". "في الواقع، حققنا انفراجة بسعر مخفض."
البروتينات المضادة للتخثر (المصطلح في ويكيبيديا) هي عائلة من البروتينات التي ترتبط بسطح بلورات الجليد وتمنع نمو الجليد وتكوينه. وتعتمد الأسماك والحشرات والبكتيريا والنباتات الموجودة في بيئات تحت الصفر (درجة مئوية) على هذه البروتينات من أجل بقائها. تعتبر هذه البروتينات مهمة أيضًا في العديد من مجالات الصناعة، بما في ذلك صناعات الآيس كريم والزبادي المجمد التي تستخدم هذه البروتينات للتحكم في تطور بلورات الثلج.
إن الآثار المترتبة على هذه النتائج تذهب إلى ما هو أبعد من تحضير الآيس كريم قليل الدسم وعالي الرطوبة والذي يحافظ على قوام غني وكريمي. إن فهم الآلية الدقيقة التي ترتبط بها هذه البروتينات بسطح بلورات الجليد قد يسمح للباحثين والصناعيين بتطوير بروتينات جديدة وفعالة ومتنوعة لصالح عدد من التطبيقات التي تتراوح بين زيادة مقاومة المحاصيل للتجميد وتحسين القدرة على الحفاظ على الأعضاء والأنسجة لزراعتها.
أثناء تحديد البنية البلورية لبروتين مضاد للتجمد من بكتيريا في القطب الجنوبي، كان الباحثون محظوظين بما يكفي لمراقبة موقع الارتباط الجليدي المكشوف للبروتين - وهو اكتشاف قيم في مجال علم البلورات لهذه البروتينات.
تحتوي منطقة ربط الجليد في البروتينات المضادة للتجمد على مجموعات كارهة للماء (طاردة للماء) ومحبة للماء (جاذبة للماء). حتى الآن، كان الدور الدقيق لهذه القوى المتعارضة في ربط الجليد غير معروف.
يعتقد الباحثون أنه على الرغم من أن وجود مناطق طاردة للماء يبدو غير بديهي بالنسبة للبروتين الذي يرتبط بالجليد، إلا أنهم يفترضون أن وظيفة هذه المناطق هي إجبار جزيئات الماء الموجودة بالقرب من سطح البروتين على التجمع على شكل بروتين. قفص يشبه الجليد يحاكي بنية جزيئات الماء الموجودة بسبب سطح بلورة الجليد. تقوم المناطق المحبة للماء الموجودة على سطح البروتين بتثبيت بنية القفص هذه بالبروتين من خلال روابط هيدروجينية. والنتيجة النهائية لهذه الآلية هي أنه طالما أن جزيئات الماء مرتبطة بهذا البروتين، فإنها غير قادرة على الارتباط بالجليد.
