丹佛 — 研究人員已經發現強大的防凍蛋白聚集在冰晶周圍並抑制其生長。他們發現，來自一種名為雲杉芽蟲的昆蟲的最強效的此類蛋白質之一，會粘附在正在發育的冰晶最寬的面上，在低溫下像老虎鉗一樣限制晶體的生長。這些結果可能有助於設計能夠更長時間地保持器官活力並防止凍傷的分子。
防凍蛋白，也稱為冰結構蛋白 (ISP)，有助於動物在通常會導致其組織凍結並充滿鋸齒狀冰晶的溫度下存活。冰淇淋製造商已經在其某些產品中新增 ISP，以改善低脂冰淇淋的質地。為了確認這些分子粘附在冰晶的哪個位置，俄亥俄大學的生物物理學家伊多·布拉斯拉夫斯基和他的同事將不同的 ISP 連線到一種在顯微鏡下發出綠色熒光的蛋白質。“如果你想以某種方式改進防凍蛋白，你需要更好地瞭解它們是如何起作用的，”布拉斯拉夫斯基說。
在他們最新的工作中，研究人員在美國物理學會的年會上報告說，他們將小冰晶浸泡在來自雲杉芽蟲的 ISP 溶液中。當他們降低溫度時，覆蓋著 ISP 的顆粒保持相同的大小，直到溫度變得太低以至於蛋白質無法再工作時，才迅速膨脹成更大的晶體 [點選此處觀看影片]。
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冰粒子堆疊在一起形成類似於蜂窩狀的薄片。該小組發現，來自魚類的較弱的 ISP 可以防止這些粒子橫向擴充套件，顯然是透過附著在晶體片的邊緣。由於冰只能附著在這些片的頂部或底部，因此盤狀或球狀粒子會生長成六邊形鑽石[見上方照片]。布拉斯拉夫斯基報告說，該小組觀察到芽蟲蛋白聚集在冰晶的角和平面上，可能切斷了冰正常生長的兩個方向。
科羅拉多州博爾德市國家大氣研究中心的冰晶專家查爾斯·奈特說，這一結果加強了對強 ISP 的提出的解釋。“它將知識置於更堅實的基礎上，”他說。布拉斯拉夫斯基說，研究人員仍然想了解單個 ISP 分子是如何粘附在冰上的。“目前還不清楚，”他說，“它們究竟是如何工作的。”