Erweiterter Temperaturbereich der Aktivität von eisbindenden Proteinen

Eisbindende Proteine (IBPs) werden in verschiedenen Organismen für mehrere Funktionen exprimiert, wie den Schutz vor Erfrierungen und Frostschäden. Durch Adsorption an Eisoberflächen hemmen IBPs das Eiswachstum und die Rekristallisation und beeinflussen die Nukleation und Formen des Eises. IBPs haben sich als vielversprechend erwiesen, um das Eiswachstum unter moderaten Unterkühlungsbedingungen zu verringern, doch ihre Funktionalität unter kryogenen Bedingungen wurde weniger erforscht. In dieser Studie untersuchen wir die Auswirkungen von zwei Arten von Frostschutzproteinen (AFPs): vom Typ III AFP aus Fischen und einem hyperaktiven AFP aus einem Insekt, dem Tenebrio molitor AFP, in vitrifizierten Dimethylsulfoxid (DMSO) Lösungen. Wir berichten, dass diese AFPs die Devitrifikation bei −80 °C hemmen. Darüber hinaus verringern AFPs in Fällen, in denen Devitrifikation auftritt, die Rekristallisation von Eis während der Erwärmungsphase. Die Daten zeigen direkt, dass AFPs bei Temperaturen unterhalb des Bereichs der homogenen Nukleation aktiv sind. Diese Forschung ebnet den Weg für die Erforschung von AFPs als potenzielle Verstärker von Kryokonservierungstechniken, die Schäden durch Eiswachstum minimieren und Fortschritte in diesem wichtigen Bereich fördern.