丹佛 — 研究人员已经发现强大的防冻蛋白聚集在冰晶周围并抑制其生长。他们发现，来自一种名为云杉芽虫的昆虫的最强效的此类蛋白质之一，会粘附在正在发育的冰晶最宽的面上，在低温下像老虎钳一样限制晶体的生长。这些结果可能有助于设计能够更长时间地保持器官活力并防止冻伤的分子。
防冻蛋白，也称为冰结构蛋白 (ISP)，有助于动物在通常会导致其组织冻结并充满锯齿状冰晶的温度下存活。冰淇淋制造商已经在其某些产品中添加 ISP，以改善低脂冰淇淋的质地。为了确认这些分子粘附在冰晶的哪个位置，俄亥俄大学的生物物理学家伊多·布拉斯拉夫斯基和他的同事将不同的 ISP 连接到一种在显微镜下发出绿色荧光的蛋白质。“如果你想以某种方式改进防冻蛋白，你需要更好地了解它们是如何起作用的，”布拉斯拉夫斯基说。
在他们最新的工作中，研究人员在美国物理学会的年会上报告说，他们将小冰晶浸泡在来自云杉芽虫的 ISP 溶液中。当他们降低温度时，覆盖着 ISP 的颗粒保持相同的大小，直到温度变得太低以至于蛋白质无法再工作时，才迅速膨胀成更大的晶体 [点击此处观看视频]。
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冰粒子堆叠在一起形成类似于蜂窝状的薄片。该小组发现，来自鱼类的较弱的 ISP 可以防止这些粒子横向扩展，显然是通过附着在晶体片的边缘。由于冰只能附着在这些片的顶部或底部，因此盘状或球状粒子会生长成六边形钻石[见上方照片]。布拉斯拉夫斯基报告说，该小组观察到芽虫蛋白聚集在冰晶的角和平面上，可能切断了冰正常生长的两个方向。
科罗拉多州博尔德市国家大气研究中心的冰晶专家查尔斯·奈特说，这一结果加强了对强 ISP 的提出的解释。“它将知识置于更坚实的基础上，”他说。布拉斯拉夫斯基说，研究人员仍然想了解单个 ISP 分子是如何粘附在冰上的。“目前还不清楚，”他说，“它们究竟是如何工作的。”