Gli organismi viventi devono stare molto attenti al problema del ghiaccio. Quando la temperatura scende sotto zero iniziano a formarsi dei nano-cristalli di ghiaccio nelle cellule che poi crescono fino a bucare la cellula uccidendola. Moltissimi organismi, delle tipologie più svariate, dai batteri ai funghi, dalle piante agli animali, hanno sviluppato diverse strategie per prevenire la formazione e crescita dei cristalli di ghiaccio, utilizzando ad esempio zuccheri o glicerolo come crio-protettori.
Un ulteriore aiuto è fornito da speciali proteine anti-ghiaccio.
Come funzionano?
Al formarsi dei primi nanocristalli di ghiaccio queste proteine vi si legano specificamente e inibiscono il legame di ulteriori molecole d’acqua, bloccando la crescita di questi cristalli e la ricristallizzazione. Il punto di congelamento dell’acqua viene abbassato di qualche grado, consentendo alle cellule di sopravvivere anche sotto zero. Ma il punto di fusione non viene abbassato, cioè il punto di congelamento viene spostato (sotto) il punto di fusione dell’acqua (thermal hysteresis).
Queste proteine, assieme ad altre strategie, consentono la sopravvivenza di alcuni organismi a temperature che scendono profondamente, fino a -30 o -60°C.
Applicazioni
La proteina nell’immagine sopra, 1kdf, isolata dal pesce Zoarces americanus, viene utilizzata come antighiaccio nei gelati.
Ma le applicazioni sono molteplici:
1) aumentare la tolleranza al freddo delle piante in modo da coltivarle anche in climi rigidi o da estenderne la stagione produttiva;
2) migliorare la produzione di pesce in climi rigidi;
3) estendere e migliorare la conservazione dei cibi;
4) migliorare la cryo-chirurgia;
5) migliorare la conservazione di organi e tessuti per trapianti, trasfusioni;
6) migliorare le terapie per l’ipotermia.
Osservando la carrellata di proteine anti-ghiaccio qui sopra, anche un occhio inesperto può notare la diversità strutturale di esse. E’ conservata solo una superficie piatta ricca in treonine (in azzurro chiaro) che serve a legare la superficie dei cristalli.
1kdf: da Zoarces americanus (pesce)
1wfb: da Pseudopleuronectes americanus (pesce)
1ezg: da Tenebrio molitor (larva di uno scarafaggio)
1eww: da Choristoneura (insetto tipo falena)
2pne: da Hypogastrura nivicola (una specie di scarafaggio)
La diversità strutturale e di sequenza suggerisce che questo è un ottimo esempio di evoluzione convergente, cioè proteine che si sono evolute in maniera completamente indipendente per raggiungere la stessa funzione.
Meccanismo d’azione
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Nell’immagine qua sopra (a sinistra) potete osservare la struttura atomica della proeina 2pne. In rosso vedete delle molecole d’acqua che vi si legano organizzate spazialmente esattamente come i piani del cristallo di ghiaccio. Immaginatevi questa proteina che fa finta di essere un cristallo di ghiaccio e si lega ad un altro cristallo di ghiaccio (come 2 pezzi lego complementari), ma sull’altro lato (a destra la vedete “di profilo”) la proteina non lega molecole d’acqua, quindi una volta legata al cristallo ne blocca la crescita.
Liberamente ispirato dall’articolo di RCSB pdb.
Più info su wiki.
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Noi mammiferi non abbiamo nulla di tutto ciò? Noi basta tenerci caldi caldi, giusto? …e fav
Nell’uomo non so bene se ci siano dei meccanismi cellulari specifici che si attivano in prevenzione della formazione di cristalli di ghiaccio. Però ad es. il colesterolo si inserisce nelle membrane cellulari e, oltre a stabilizzarle, aiuta a mantenere attiva la membrana al freddo abbassandone il punto di congelamento (cioè quando la membrana diventa talmente rigida che ogni sua funzione si blocca, uccidendo la cellula).
Vero vero, giustissimo. Per la serie, per fortuna che c’è danacol e il suo colesterolo buono
“mettete le mani tra le vostre chiappe: è la tasca naturale”
Che meraviglia la natura
(usa i titoli la prossima volta please)
Mi accorgo ora della loro esistenza. Sarà fatto.
Per questo motivo in alcuni gelati dell’algida c’è la dicitura: proteina del ghiacchio; tra gli ingredienti? Mi sono sempre chiesto cosa diavolo fosse…
Non ci ho mai fatto caso. Potrebbe essere.
“La proteina ISP si trova in natura, in particolare la varietà che noi utilizziamo è stata identificata nel merluzzo artico.
Dal momento che non sarebbe stato sostenibile estrarre la proteina dalla sua fonte naturale, gli esperti Unilever hanno utilizzato la nota biotecnologia industriale di fermentazione del lievito per riprodurla su larga scala, in maniera analoga rispetto a quanto avviene per la produzione di numerosi enzimi e vitamine che troviamo negli alimenti comunemente consumati. ”
Quindi il nuovo solero è biotecnologico e contiene una proteina transgenica del salmone artico prodotta in lievito. Sapevatelo.
http://www.sharehappy.com/ISP/it-IT.html
Mmmm buooono! Mi andava proprio il solero gusto salmone OGM! Fortuna che non mangio quei gelati da anni.
Spero fosse una battuta.
No no mi piace proprio il gelato al salmone OGM.
Già mi facevano un po’ schifo i gelati Algida da qualche anno ad ora e non li mangiavo… Adesso super attenzione all’etichetta!
1) Nessuno fa merluzzi o, come li chiami tu, salmoni ogm.
2) La proteina non sa di salmone/merluzzo.
3) Come non ti fa male mangiare la proteina nel salmone/merluzzo, non può farti male nel gelato.
4) L’aggiunta di questa proteina conferisce la possibilità di ridurre zuccheri e grassi al gelato.
5) Se tu avessi la minima idea dello schifo che mangi non avverseresti gli OGM, che sono molto più controllati del “biologico”.
Va beh immaginavo che non sapesse di merluzzo
, resta il fatto che se devo “ridurre i grassi” in un gelato piuttosto mi mangio altro, ciò non toglie che possa essere visto come un lato positivo.
e continuo a dire che a me il gelato gusto salmone piace! 
Magari non sto attento a quello che mangio, non conosco abbastanza il discorso OGM per giustificare questa mia avversione e non mi preoccupa quanto siano o meno controllati, anzi credo che sia proprio come dici tu, la cosa che mi preoccupa è il fatto che vengano usati per motivi che a me non sembrano poi tanto utili, almeno per quanto riguarda il caso specifico del gelato. Se poi aggiungiamo che comunque la proteina la fanno dal lievito gli OGM non centrano una cippa
natura rulez
interessante sta cosa mi chiedevo per l’appunto come potessero alcuni organismi sopravvivere a temperature così basse
Qualcuno le dia ad Alemanno!
