Российские ученые обнаружили молекулярные комплексы, позволяющие организмам избежать повреждения клеток при замерзании в холодных экосистемах. Знание особенностей строения и механизма действия этих белков позволит создавать их искусственные аналоги для использования в медицине и пищевой промышленности, сообщили ТАСС в пресс-службе Института химической биологии и фундаментальной медицины (ИХБФМ) СО РАН.
В дикой природе такие белки, которые называют лед-связывающими, встречаются у арктических рыб, некоторых насекомых и растений, которые могут приспосабливаться к холоду. В ИХБФМ СО РАН получили гомогенный препарат одного из таких белков и вместе с коллегами из МФТИ изучили его несколькими методами, в том числе масс-спектрометрией и компьютерным моделированием.
"В растворе белка мы обнаружили комплексы, которые при понижении температур увеличиваются в размере, увеличивая площадь взаимодействия со льдом и тем самым препятствуют его росту или меняют форму кристаллов льда, делая ее менее разрушительной. Это позволяет живым организмам избежать повреждений клеток при замерзании воды. Лед-связывающий белок имеет очень маленький размер, поэтому для более эффективного взаимодействия ему выгодно образовывать такую форму, которая бы позволяла увеличить площадь покрытия льда", - цитирует пресс-служба Светлану Баранову, научного сотрудника Центра масс-спектрометрического анализа института.
Дальнейшее изучение структуры белка, получение данных о том, какими аминокислотными остатками он взаимодействует со льдом, позволит в будущем получить искусственный аналог белка-антифриза, который сможет применяться в разных сферах деятельности для предотвращения разрушений после замораживания-оттаивания. "Это открывает широкие возможности в решении таких задач, как криоконсервация клеток, тканей и органов, долгосрочное хранение продуктов питания без потери их потребительских свойств в пищевой промышленности и создание покрытия против обледенения поверхности для аэрокосмических аппаратов, солнечных панелей и ветряных турбин", - отметили в ИХБФМ СО РАН.
Лед-связывающие белки сейчас используются в разных сферах деятельности человека: в сельском хозяйстве (при заморозке посевных культур или при хранении овощей), медицине и криохирургии (при трансплантации клеток и органов), в пищевой промышленности (при хранении продуктов, а также при производстве мороженого). Традиционные технологии, которые применяются при заморозке, как правило меняют текстуру препаратов, за счет разрушительного действия кристаллов льда. Применение лед-связывающих белков, контролирующих рост и форму льда, позволит избежать повреждений, добавили в институте.
