مضاد التجمد - ليس فقط للسيارات

بحثت دراسة جديدة في الجامعة العبرية في كيفية عمل البروتينات المضادة للتجمد في الطبيعة

تتعرض العديد من المخلوقات - الأسماك في بحر الشمال، والخنافس في غابات كندا، والنباتات في السهوب السيبيرية وغيرها - للبرد الذي كان ينبغي أن يجمدها، لكنها لا تتجمد بفضل بروتينات خاصة في أجسامها تلتصق بها. بلورات الثلج وتمنع نموها. وجدت دراسة جديدة في الجامعة العبرية وجامعة أوهايو أن هذه البروتينات يمكن أن تلتصق بشكل لا رجعة فيه ببلورات الجليد حتى عندما تكون البيئة منخفضة في البروتينات. وللنتائج آثار على الاستخدامات المستقبلية في الطب، وصناعة الأغذية المجمدة، والزراعة، وحتى استنساخ الكائنات الحية.

في دراسة أجراها البروفيسور أدو بريسلافسكي وفريقه في معهد الكيمياء الحيوية وعلوم الأغذية والتغذية البشرية في كلية روبرت سميث للزراعة الغذائية والبيئة في الجامعة العبرية وقسم الفيزياء في جامعة أوهايو، في وبالتعاون مع باحثين من كندا وكاليفورنيا، تم فحص العلاقة بين البروتينات المضادة للتجمد وبلورات الجليد التي تلتصق بها. وأظهرت الدراسة أن بلورة الجليد التي كانت في محلول يحتوي على بروتينات مضادة للتجمد ظلت مغلفة بهذه البروتينات حتى بعد استبدال المحلول بمحلول خالي من البروتين، لتبقى البلورة بحجمها الأصلي.

وبحسب البروفيسور بريسلافسكي «حتى الآن لم يتم استخدام هذه البروتينات لاحتياجات الإنسان، إلا في إنتاج الآيس كريم قليل الدسم، حيث تحافظ إضافة البروتينات الملتصقة بالثلج على القوام على الرغم من انخفاض كمية الدهون والسعرات الحرارية». يمنع التكتل نتيجة نمو بلورات الثلج. يعمل بحثنا على تطوير فهم نشاط البروتينات المضادة للتجمد، وتوسيع وتحسين استخدامها في الحفظ البارد. يمكن لمزيج فعال من البروتينات المضادة للتجمد في الحفظ البارد أن يحدث ثورة في التطبيقات التي تتطلب التحكم في التجميد، مثل الحفاظ على الأنسجة والأعضاء في البرد، والحماية من أضرار البرد في الزراعة، ومنع تراكم الجليد على أجنحة الطائرات، و تحسين جودة الأغذية المجمدة والمبردة."

يقول البروفيسور بريسلافسكي: "يثبت بحثنا أن البروتين المضاد للتجمد يربط الجليد بشكل مباشر وبقوة ولا يتركه حتى لو لم يكن هناك بروتين آخر حوله، ليست هناك حاجة للبروتين المذاب في محيط البلورات من أجل لكي يستمر تأثير منع النمو."

تم إجراء أبحاث البروفيسور بريسلافسكي وفريقه على البروتينات المضادة للتجمد من يرقة خنفساء الدقيق. تعتبر هذه البروتينات مفرطة النشاط لأنها يمكن أن تمنع نمو الجليد عند درجات حرارة أقل من البروتينات الموجودة في الأسماك والمستخدمة في الصناعة اليوم. طور الباحثون أجهزة مصغرة قاموا فيها بزراعة بلورات ثلجية بحجم مائة من المليمتر. تحافظ الأجهزة على البلورات في حالتها الصلبة حتى عندما تتغير السوائل المحيطة بها.

تم نشر المقال هذا الشهر في المجلة المرموقة للأكاديمية الأمريكية للعلوم PNAS.