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Der Mechanismus der Eiskernbildung auf molekularer Ebene bleibt weitgehend unbekannt. Die Natur verleiht Frostschutzproteinen (AFPs) die einzigartige Fähigkeit, die Eisbildung zu steuern. Der Einfluss von AFPs auf die Eiskernbildung ist jedoch umstritten. Hier berichten wir über die Beobachtung sowohl depressiver als auch fördernder Effekte von AFPs auf die Eiskernbildung durch selektives Binden der eisbindenden Fläche (IBF) und der nicht-eisbindenden Fläche (NIBF) von AFPs an feste Substrate. Tests zur Gefriertemperatur und Verzögerungszeit zeigen, dass die Eiskernbildung mit der NIBF, die Flüssigkeitswasser ausgesetzt ist, gehemmt wird, während die Eiskernbildung mit der IBF, die Flüssigkeitswasser ausgesetzt ist, gefördert wird. Die Allgemeingültigkeit dieses Janus-Effekts wird durch die Untersuchung von drei repräsentativen AFPs verifiziert. Molekulardynamik-Simulationsanalysen zeigen, dass der Janus-Effekt durch die unterschiedlichen Strukturen der Hydratationsschicht um die IBF und NIBF etabliert werden kann. Unsere Arbeit verbessert erheblich das Verständnis des Mechanismus von AFPs auf molekularer Ebene und bringt Erkenntnisse zu den Grundlagen der heterogenen Eiskernbildung.
Liu et al. (Mittwoch) haben diese Frage untersucht.