O poder de alinhar as moléculas de água geralmente é mantido pelo gelo, que afeta a água próxima e a incentiva a se juntar à camada de gelo - para congelar também. Mas, no caso de organismos que vivem em habitats congelados, uma proteína anticongelante particularmente poderosa é capaz de sobrepujar a aderência do gelo sobre a água e convencer as moléculas de água a se comportarem de maneiras que beneficiem a proteína.

No último estudo desta semana no The Journal of Chemical Physics , os cientistas estão examinando mais de perto a estrutura molecular da proteína anticongelante para entender como ela funciona. O autor principal Konrad Meister do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros na Alemanha e seus colegas viajaram para os lugares mais frios da Terra, incluindo o Ártico e a Antártica, para coletar proteínas anticongelantes de diferentes fontes. A proteína que estão examinando neste estudo é a proteína anticongelante mais ativa registrada, e vem de um besouro no norte da Europa chamado Rhagium mordax.

"As proteínas anticongelantes têm um lado exclusivamente estruturado, o chamado sítio de ligação ao gelo da proteína, que é muito plano, ligeiramente hidrofóbico e não tem nenhum resíduo carregado, "Meister disse." Mas como esse lado é usado para interagir com o gelo é obviamente muito difícil de entender se você não puder medir uma interface gelo-proteína diretamente. "

Agora, pela primeira vez, essas biomoléculas únicas foram adsorvidas ao gelo em laboratório para obter uma visão mais detalhada dos mecanismos que orientam a interação quando as proteínas anticongelantes estão em contato com o gelo.

Os pesquisadores descobriram que a estrutura ondulada da proteína, que mantém canais de água no lugar, significa que quando essas proteínas tocam o gelo, em vez de congelar, as moléculas de água são alteradas para terem uma estrutura e orientação diferentes de ligações de hidrogênio.

"As informações em escala molecular são a chave para compreender a função ou o mecanismo de funcionamento das proteínas anticongelantes, e se sabemos disso, então podemos começar a fazer algo legal que nós, como sociedade, possamos nos beneficiar, "Meister disse.

Esta característica anticongelante da proteína pode ser usada como um modelo para projetar versões sintéticas que ajudam no degelo de aviões, preservando órgãos e evitando a formação de cristais no sorvete no freezer.

"Esta é a primeira vez que colocamos biomoléculas no gelo, "Meister disse." Reunir especialistas de diferentes áreas foi realmente o grande passo em frente neste caso, porque todo o problema é muito interdisciplinar. "