Impressie van het functionele deel. De groene stippen zijn calciumionen.

Antivrieseiwitten hechten zich aan ijskristallen door eerst een rijtje losse watermoleculen te binden, die door hun onderlinge afstand precies op het kristalrooster passen. Dat hebben onderzoekers van Queen’s University (Kingston, Ontario) min of meer per ongeluk zien gebeuren, zo melden ze deze week in PNAS.

Het zou een einde moeten maken aan een discussie over de werking van die eiwitten, die de wetenschap al meer dan 30 jaar bezig houdt.

Antivrieseiwitten worden onder meer door sommige vissen en bacteriën aangemaakt. Bij temperaturen onder nul hechten ze zich selectief aan ijskristallen en remmen zo de groei daarvan af, waardoor het betrokken organisme kan overleven in ijswater zonder inwendig stuk te vriezen.

Van verschillende van die antivrieseiwitten is de structuur inmiddels bekend. In de praktijk zit er in die structuren nogal wat variatie, warabij elke variant op een ander kristalvlak van een ijskristal lijkt te ‘passen’. Maar in alle gevallen zie je dat het contactoppervlak vrij sterk hydrofoob is en tegelijk een groot aantal aanhechtingspunten voor waterstofbruggen biedt. En de discussie ging er al die tijd over welk van deze twee factoren essentieel is.

Bij een poging om via röntgenkristallografie de structuur te bepalen van een antivrieseiwit uit de Antarctische bacterie Marinomonas primoryensis, hebben ze in Canada nu een hoop geluk gehad. Bi het uitkristalliseren kwam het hydrofobe, functionele gedeelte van een van de eiwitten namelijk aan de buitenkant te liggen. Met het water er nog aan.

Uit de waarnemingen concluderen biochemicus prof. Peter Davies en promovendus Christopher Garnham dat de hydrofobiciteit en de waterstofbruggen er kennelijk allebei toe doen. Door het eerste effect worden watermoleculen die in de buurt van het eiwit komen, in een nette rij gedwongen (dat het een nette rij is ligt aan de zeer regelmatige onderliggende structuur van het eiwit). Dit clathraat, zoals de auteurs het noemen, wordt vervolgens verankerd door waterstofbruggen aan de randen. En als dat gebeurd is, past het eiwit naadloos op een ijskristal.

bron: Queen’s University

Onderwerpen