Il potere di allineare le molecole d'acqua è solitamente trattenuto dal ghiaccio, che colpisce l'acqua vicina e la incoraggia a unirsi allo strato di ghiaccio, anche a congelare. Ma nel caso di organismi che vivono in habitat gelidi, una proteina antigelo particolarmente potente è in grado di sopraffare la presa che il ghiaccio ha sull'acqua e convincere le molecole d'acqua a comportarsi in modo da favorire invece la proteina.

Nell'ultimo studio di questa settimana in The Giornale di Fisica Chimica , gli scienziati stanno esaminando più da vicino la struttura molecolare della proteina antigelo per capire come funziona. L'autore principale Konrad Meister del Max Planck Institute for Polymer Research in Germania e i suoi colleghi hanno viaggiato nei luoghi più freddi della Terra, compreso l'Artico e l'Antartico, raccogliere proteine ​​antigelo da diverse fonti. La proteina che stanno esaminando in questo studio è la proteina antigelo più attiva mai registrata, e proviene da un coleottero del Nord Europa chiamato Rhagium mordax.

"Le proteine ​​antigelo hanno un lato strutturato in modo univoco, il cosiddetto sito di legame del ghiaccio della proteina, che è molto piatto, leggermente idrofobo e non ha residui carichi, " Ha detto Meister. "Ma come questo lato viene utilizzato per interagire con il ghiaccio è ovviamente molto difficile da capire se non si può misurare direttamente un'interfaccia ghiaccio-proteina".

Ora, per la prima volta, queste biomolecole uniche sono state adsorbite nel ghiaccio in laboratorio per dare un'occhiata più da vicino ai meccanismi che guidano l'interazione quando le proteine ​​antigelo sono a contatto con il ghiaccio.

I ricercatori hanno scoperto che la struttura ondulata della proteina, che trattiene i canali d'acqua in posizione, significa che quando queste proteine ​​toccano il ghiaccio, invece di congelare, le molecole d'acqua sono alterate per avere una struttura e un orientamento differenti del legame idrogeno.

"Le informazioni su scala molecolare sono la chiave per comprendere la funzione o il meccanismo di lavoro delle proteine ​​antigelo, e se lo sappiamo, allora possiamo iniziare a fare qualcosa di interessante da cui noi come società possiamo trarre beneficio, " disse Meister.

Questa caratteristica antigelo della proteina potrebbe essere utilizzata come modello per la progettazione di versioni sintetiche che aiutino a sghiacciare gli aeroplani, conservare gli organi e impedire la formazione di cristalli sul gelato nel congelatore.

"Questa è la prima volta che mettiamo biomolecole sul ghiaccio, " Ha detto Meister. "Riunire esperti di diversi campi è stato davvero il grande passo avanti in questo caso perché l'intero problema è molto interdisciplinare".