אנטיפריז – לא רק למכוניות

מחקר חדש באוניברסיטה העברית בדק כיצד פועלים חלבונים נוגדי-קפיאה בטבע

יצורים רבים – דגים בים הצפוני, חיפושיות ביערות קנדה, צמחים בערבות סיביר ועוד – חשופים לקור שאמור היה להקפיא אותם, אולם הם אינם קופאים בזכות חלבונים מיוחדים בגופם שנצמדים לגבישי הקרח ומונעים את גדילתם. מחקר חדש באונ’ העברית ובאונ’ אוהיו מצא שחלבונים אלה יכולים להיצמד לגבישי קרח באופן בלתי הפיך גם כאשר הסביבה דלה בחלבונים. לממצאים השלכות על שימושים עתידיים ברפואה, תעשיית המזון הקפוא, חקלאות ואף שיבוט אורגניזמים.

במחקר שנערך על ידי פרופ’ עדו ברסלבסקי וצוותו במכון לביוכימיה, מדעי המזון ותזונת האדם בפקולטה לחקלאות מזון וסביבה ע”ש רוברט ה’ סמית באוניברסיטה העברית ובמחלקה לפיסיקה באוניברסיטת אוהיו, ובשיתוף חוקרים מקנדה ומקליפורניה, נבחן הקשר בין חלבונים נוגדי-קפיאה לבין גבישי הקרח אליהם הם נצמדים. המחקר הראה שגביש קרח ששהה בתמיסה המכילה חלבונים נוגדי-קפיאה נותר מצופה בחלבונים הללו גם לאחר החלפת התמיסה בתמיסה נטולת חלבונים, כך שהגביש נותר בגודלו המקורי.

לדברי פרופ’ ברסלבסקי “עד עתה לא נוצלו חלבונים אלה לצורכי אדם, למעט בייצור גלידות דלות שומן, בהן הוספתם של חלבונים נצמדי-קרח שומרת על המרקם למרות הפחתת כמות השומנים ומונעת גבשושיות כתוצאה מגדילת גבישי הקרח. המחקר שלנו מקדם את הבנת פעילותם של חלבונים נוגדי-קפיאה, ומרחיב ומשפר את השימוש בהם בשימור בקור. שילוב יעיל של חלבונים נוגדי-קפיאה בשימור בקור יכול להביא למהפכה ביישומים בהם נדרשת שליטה בקפיאה כגון שימור רקמות ואיברים בקור, הגנה מפני נזקי קרה בחקלאות, מניעת הצטברות קרח על כנפי מטוסים ושיפור איכות המזון הקפוא והמצונן”.

“המחקר שלנו מוכיח שהחלבון נוגד הקפיאה קושר את הקרח באופן ישיר וחזק ולא עוזב אותו גם אם אין עוד חלבון מסביב” אומר פרופ’ ברסלבסקי, “אין כל צורך בחלבון מומס בסביבת הגבישים על מנת שאפקט מניעת הגדילה ימשיך”.

המחקר של פרופ’ ברסלבסקי וצוותו בוצע על חלבונים נוגדי-קפיאה מזחל חיפושית הקמח. חלבונים אלה נחשבים לבעלי פעילות יתר מאחר שהם יכולים למנוע גדילת קרח בטמפרטורות יותר נמוכות מהחלבונים שנמצאים בדגים ומשמשים היום בתעשייה. החוקרים פיתחו התקנים מיניאטוריים בהם הם גידלו גבישוני קרח בגודל מאית מילימטר. ההתקנים שומרים על הגבישונים במצבם המוצק גם כאשר הנוזלים מסביב מתחלפים.

המאמר פורסם החודש בכתב העת היוקרתי של האקדמיה למדעים בארה”ב PNAS.