科学家首次发现非蛋白抗冻物质
科学家首次发现非蛋白抗冻物质

抗冻物质是一类能够能通过直接与冰晶核相互作用,抑制冰晶核的形成和生长,从而降低溶液冰点的物质。这类物质最初发现于南极地区鱼类的血液,正是因为体内有抗冻物质,这些鱼类才能在冰冷的水域中生存。

随后,人们又从植物、昆虫、真菌和细菌中发现了抗冻物质。然而,这些抗冻物质都是蛋白质。人们因此也一度认为,只有蛋白质才能承担这项“抗冻”任务。

然而,美国圣母大学的Kent R.Walters等研究人员目前首次在来自阿拉斯加的甲虫Upis ceramboides中发现了非蛋白抗冻物质。这种甲虫依赖于体内一种特殊的防冻物质,在零下60度低温条件下仍能存活。

研究人员用几周时间让Upis ceramboides甲虫适应越来越低的温度,直到零下8度,以激活它的防冻机制,然后将甲虫粉碎,从其液状物中寻找耐受冰冻的基础物质。经过氨基酸色谱分析、聚丙烯凝胶电泳、核磁共振波谱法、UV-Vis分光光度法等检测,研究人员惊讶地发现,这一抗冻物质的结构与迄今为止所有已知抗冻蛋白和抗冻糖蛋白的结构不同,它是由一种类似葡萄糖的化学混合物构成的生物防冻物质。

抗冻物质的商业用途非常广泛,例如,增强医学上移植或输血用组织的保存效果,改善

抗冻物质是一类能够能通过直接与冰晶核相互作用,抑制冰晶核的形成和生长,从而降低溶液冰点的物质。这类物质最初发现于南极地区鱼类的血液,正是因为体内有抗冻物质,这些鱼类才能在冰冷的水域中生存。

随后,人们又从植物、昆虫、真菌和细菌中发现了抗冻物质。然而,这些抗冻物质都是蛋白质。人们因此也一度认为,只有蛋白质才能承担这项“抗冻”任务。

然而,美国圣母大学的Kent R.Walters等研究人员目前首次在来自阿拉斯加的甲虫Upis ceramboides中发现了非蛋白抗冻物质。这种甲虫依赖于体内一种特殊的防冻物质,在零下60度低温条件下仍能存活。

研究人员用几周时间让Upis ceramboides甲虫适应越来越低的温度,直到零下8度,以激活它的防冻机制,然后将甲虫粉碎,从其液状物中寻找耐受冰冻的基础物质。经过氨基酸色谱分析、聚丙烯凝胶电泳、核磁共振波谱法、UV-Vis分光光度法等检测,研究人员惊讶地发现,这一抗冻物质的结构与迄今为止所有已知抗冻蛋白和抗冻糖蛋白的结构不同,它是由一种类似葡萄糖的化学混合物构成的生物防冻物质。

抗冻物质的商业用途非常广泛,例如,增强医学上移植或输血用组织的保存效果,改善冷冻手术,用于体温过低状态的治疗;增加谷类植物的耐冻性,在寒冷气候的区域拓宽收获季节;延长冷冻食品的货架存放期;甚至改善冰淇淋和酸奶等食物的口感等等。

圣母大学的这一重大发现将抗冻物质的范围大大扩展到了非蛋白领域。

参考文献:Proc Natl Acad Sci USA


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