Учёные обнаружили механизм выживания организмов в холоде, что способно поменять существующие технологии заморозки

Фото: Михаил Кудрявцев / GeoPhoto

Специалисты Института химической биологии и фундаментальной медицины (ИХБФМ) СО РАН обнаружили механизм работы молекулярных комплексов белков, которые называют лед-связывающими, – позволяющий живым организмам избегать повреждения клеток при замерзании, находясь в условиях экстремального холода. В дикой природе такие белки встречаются у арктических рыб, некоторых насекомых и растений, которые могут приспосабливаться к холоду. Знание особенностей строения и механизма действия этих белков позволит создавать их искусственные аналоги для использования в медицине и промышленности, передаёт издание «Наука в Сибири» сообщение пресс-службы ИХБФМ СО РАН.

В институте воссоздали препарат одного из таких белков, изучили его совместно с сотрудниками лаборатории структурной биологии ИХБФМ СО РАН и коллегами из лаборатории перспективных исследований мембранных белков Московского физико-технического института – методами масс-спектрометрии, компьютерного моделирования, атомно-силовой микроскопии и малоуглового рассеяния.

В результате были обнаружены комплексы молекул, которые при понижении температур увеличиваются в размере, увеличивая площадь взаимодействия со льдом и тем самым препятствуя его росту или меняя форму кристаллов льда, – делая ее менее разрушительной. Как утверждают исследователи, этот механизм позволяет живым организмам избежать повреждений клеток при замерзании воды. «Лёд-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 сообщение Светланы Барановой, научного сотрудника Центра масс-спектрометрического анализа института.

Дальнейшее изучение структуры белка и его взаимодействия со льдом позволит в будущем получить искусственный аналог белка-антифриза, который сможет применяться в разных сферах деятельности для предотвращения разрушений процессов замораживания-оттаивания. Традиционные технологии, которые сейчас применяются при заморозке, как правило, меняют текстуру тканей – за счет разрушительного действия кристаллов льда. Применение лёд-связывающих белков, контролирующих рост и форму ледовых кристаллов, позволит избежать повреждений. И это, по словам исследователей, открывает широкие возможности в решении таких задач, как криоконсервация клеток, тканей и органов, долгосрочное хранение продуктов питания без потери их свойств, создание покрытий против обледенения поверхностей для аэрокосмических аппаратов, солнечных панелей и ветряных турбин, и пр.