Wetenschappers hebben ontdekt dat een ijsbindend eiwit (fcIBP) uit zee-ijsmicroalgen niet past in de conventionele classificatie van ijsbindende eiwitten, suggereert onbekende mechanismen achter zijn antivrieseigenschap. Deze bevinding zou kunnen leiden tot een bredere toepassing van het antivries-eiwit in de voedings- en medische industrie.

Organismen die in koude zones leven, produceren ijsbindende (antivries) eiwitten om te voorkomen dat ze doodvriezen. Dergelijke eiwitten zijn ingedeeld in twee groepen; het hyperactieve type hecht zich aan de hexagonale basale vlakken van ijskristallen om de groei van ijskristallen te remmen en verlaagt de vriestemperatuur met maximaal zes graden C, terwijl het gematigde type zich niet hecht aan de basale vlakken en de vriestemperatuur met niet meer dan 1 graad verlaagt C.

"Veel onderzoeken naar ijsbindende eiwitten hebben zich gericht op biochemische perspectieven, maar deze eiwitten zijn pas recentelijk onderzocht vanuit het oogpunt van kristalgroeifysica, ", zegt professor Gen Sazaki van het onderzoeksteam van Hokkaido University.

De onderzoekers gebruikten hun oorspronkelijke kamer, ontwikkeld aan de Hokkaido University's Institute of Low Temperature Science, waardoor ze in detail de groei van ijskristallen in water konden observeren. De morfologie van ijskristallen waaraan fclBP was gehecht, werd onder microscopen waargenomen en hun groeisnelheden werden nauwkeurig gemeten.

"Tot onze verbazing we ontdekten dat fclBP - waarvan bekend is dat het effectief is in het verlagen van het vriespunt met minder dan 1 graad C - hecht aan zowel basale als prismavlakken, waardoor de groei van ijskristallen wordt beïnvloed, " zegt Dr. Maddalena Bayer-Giraldi, eerste auteur van het Alfred-Wegener-Instituut, Helmholtz Centrum voor Polair en Marien Onderzoek (AWI). Toen de watertemperatuur niet erg laag was, kristalgroei werd geremd en ijskristallen werden gefacetteerd, verschijnen als zeshoekige platen, een fenomeen dat nog nooit is gezien in ijskristallen in zuiver water. Toen de watertemperatuur voldoende laag was, de ijskristallen namen een normale dendrietvorm aan. Maar omdat fclBP de groei van ijskristallen op de prismavlakken onderdrukte, de dendriettakken werden smaller, waardoor de warmte gemakkelijker kan worden afgegeven en dus de toppen van de kristaltakken sneller kunnen groeien.

De studie toonde aan dat fclBP zich hecht aan zowel de basale als de prismavlakken van ijskristallen, hoewel het in staat is het vriespunt met minder dan 1 graad C te verlagen, het tarten van de conventionele classificatie van ijsbindende eiwitten. "IJsbindende eiwitfuncties kunnen niet alleen worden geëvalueerd door de hechting van de eiwitten aan basale vlakken of door remming van de groei van ijskristallen. We moeten de moleculaire mechanismen achter hun antivries-eigenschappen begrijpen. Een beter begrip van ijs-biddende eiwitten zou kunnen leiden tot hun toepassing bij het bewaren van voedsel en levende organen, evenals bij cryochirurgie, " zegt Dr. Maddalena Bayer-Giraldi.