Бактерии, называемые Pseudomonas syringae, содержат белки, способствующие образованию льда (Ice-Nucleating Proteins, INP). Эти белки являются самыми мощными из известных инициаторов роста льда, но в естественных условиях они связываются только с органическими поверхностями. Понимание того, как эти белки заставляют воду вступать в процесс образования льда при более высоких температурах, чем обычно, и могут ли они делать то же самое с искусственными материалами, поможет ученым в разработке таких технологий, как борьба с гололедом, создание искусственного снега, криомедицина и многое другое.
В журнале Biointerphases исследователи из Орхусского университета в Дании и Орегонского государственного университета опубликовали статью, в которой описано, могут ли эти белки связываться с искусственными поверхностями так же, как с клеточными мембранами.
Выяснилось, что белки соединяются с поверхностью слоем из отдельных молекул, при этом сторона, обращенная к образованию льда, повернута наружу, что позволяет льду расти на поверхности. Важно отметить, что белкам, по-видимому, все равно, с каким материалом они связываются: как с искусственными, так и с природными поверхностями наночастицы взаимодействуют практически одинаково: с одинаковой толщиной слоя, в одном и том же порядке и с одинаковой степенью покрытия.
«Обычно эти белки связываются с поверхностью клеток, и я ожидал, что они будут более придирчиво относиться к химическому составу поверхности, — говорит автор исследования Тобиас Вайднер. — Часто, когда белки попадают на поверхность, особенно искусственную, они разрушаются и теряют свою функцию».
Тот факт, что наночастицы инкапсулированных белков так легко связываются с искусственными поверхностями, имеет огромное значение. Как правило, для того, чтобы заставить белки связываться с искусственными поверхностями, требуется сложная биоинженерная работа по созданию химических соединений, имитирующих естественную среду. Способность наночастиц инкапсулированных белков упорядоченно прикрепляться к поверхностям позволяет упростить процесс и дает возможность использовать их в исходном виде.
INP — это очень длинные белки, поэтому в исследованиях ученые использовали их укороченную версию, которая дешевле и проще в работе. Они планируют выяснить, может ли полноразмерный INP работать на искусственных поверхностях даже лучше, чем его укороченная версия, что откроет возможности для применения биотехнологий в области заморозки.
