Moleculele care leagă gheața opresc creșterea gheții

Simulările de polarizare a gheții pot detecta locul de legare a gheții de proteine ​​hiperactive antigel de la gândacul Tenebrio molitor, TmAFP. Credit: Pavithra M. Naullage

Anumite molecule se leagă strâns de suprafața gheții, creând o interfață curbată care poate opri creșterea gheții. Unele insecte, plante și creaturi care locuiesc în mare conțin molecule proteice de acest tip care acționează ca agenți naturali antigel, permițând organismelor să reziste la temperaturi de îngheț.

ÎN Journal of Chemical Physics, de AIP Publishing, oamenii de știință raportează o metodă de calcul pentru a modela legarea gheții folosind o tehnică părtinitoare pentru a induce formarea de gheață în simulare.

Proteinele antigel acționează prin legarea la o interfață existentă între gheață și apă lichidă. Suprafața curbată rezultată oprește creșterea gheții. Există, de asemenea, molecule nucleare de gheață care catalizează formarea gheții din apă lichidă super-răcită.

Ambele fenomene necesită o înțelegere a modului în care moleculele se leagă de gheață. Înțelegerea conexiunii gheții este importantă pentru diferite aplicații, cum ar fi conservarea organelor și modelarea climatului, dar până în prezent nu a existat nicio metodă de calcul pentru a modela eficient acest fenomen.

„Principalul avantaj al abordării de simulare a polarizării pe gheață este acela că identifică simultan suprafața legării de gheață, fața gheții cu care se leagă și modul de legare”, a spus autorul Valeria Molinero.

Anchetatorii au creat două tipuri de modele. Un tip este unulatom model care conține toți atomii din fazele lichide și de gheață ale apei, precum și din molecula de tip antigel. Celălalt tip de model studiat se numește model cu granulație grosieră, care economisește resurse de calcul prin amestecarea atomilor împreună în structuri mai simple.

Studiul a examinat o serie de molecule care leagă gheața, inclusiv alcoolul polivinilic, un inhibitor sintetic de recristalizare a gheții, precum și proteine ​​naturale antigel, cum ar fi una dintre moluștele de sfeclă Tenebrio. Proteinele prezintă o provocare de simulare, deoarece au suprafețe foarte mici de legare a gheții. Acest lucru limitează dimensiunea cristalului de gheață pe care îl pot lega.

Unele sisteme au mai multe locuri unde gheața se poate lega. Acesta este cazul proteinei naturale antigel din diatomeea de gheață de mare Frailariopsis cylindrus. Pentru a determina dacă o astfel de proteină are mai mult de o suprafață de legare a gheții, IBS, anchetatorii au dezvoltat o metodă pe care au numit-o „capac și repetă”.

„În această strategie, am efectuat mai întâi o simulare unilaterală pentru a detecta un IBS. „Apoi, am setat acest IBS pentru a preveni formarea de gheață în el și efectuăm o a doua simulare de polarizare pentru a afla dacă se formează gheață în alte țări”, a spus Molinero.

Metodele dezvoltate în acest studiu arată o mare promisiune pentru o serie de aplicații, inclusiv găsirea de molecule pentru a proteja țesuturile înghețate în timpul depozitării, avansând în continuare înțelegerea proteinelor naturale antigel și a modelelor climatice în care nucleul de gheață din atmosferă joacă un rol cheie.

Referință: „Acces eficient al computerului la identificarea suprafețelor care leagă gheața și cum leagă gheața” de Pavithra M. Naullage, Atanu K. Metya și Valeria Molinero, 3 noiembrie 2020, Journal of Chemical Physics.
DOI: 10.1063 / 5.0021631

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Zirconii antici datează începutul tectonicii plăcilor în urmă cu 3,6 miliarde de ani – un eveniment critic pentru a face pământul ospitalier pentru viață

Zirconii examinați de echipa de cercetare, fotografiați cu catodoluminiscență, tehnică cu care echipa a putut vizualiza interiorul cristalelor cu un microscop electronic cu scanare...

Putem face opioidele mai puțin dependente? [Video]

În 2017, milioane de oameni din întreaga lume erau dependenți de opioide și 115.000 au murit din cauza unui supradozaj. Opioidele sunt cele mai puternice...

Măsurile neconvenționale împotriva pandemiei și apărării nucleare pot proteja omenirea de catastrofe catastrofale

Lansarea mânerului SM-3 Block IB de la un crucișător cu rachete ghidate USS Lake Erie (CG 70). Credit: Marina SUA În curând viața pe...

Situl de legare a anticorpilor conservat în variantele de virus COVID-19 – impact mare pentru vaccinurile viitoare

O echipă de cercetare Penn State a descoperit că proteinele N din barza-covi-2 sunt stocate în toate coronavirusurile epidemice legate de îngrășăminte (sus, stânga:...

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Newsletter

Subscribe to stay updated.