بروتين مضاد للتجمد

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

تُشير البروتينات المضادة للتجمد ( AFPs )، أو البروتينات المُكوِّنة لبنية الجليد، إلى فئة من عديدات الببتيد تُنتجها بعض الحيوانات والنباتات والفطريات والبكتيريا ، والتي تُمكّنها من البقاء على قيد الحياة في درجات حرارة أقل من درجة تجمد الماء. ترتبط هذه البروتينات ببلورات الجليد الصغيرة لمنع نمو الجليد وإعادة تبلوره، الأمر الذي قد يكون قاتلاً لولا ذلك. [ 3 ] كما تتزايد الأدلة على أن هذه البروتينات تتفاعل مع أغشية خلايا الثدييات لحمايتها من أضرار البرد. يُشير هذا العمل إلى دور هذه البروتينات في التأقلم مع البرد . [ 4 ]

الخواص غير التجميعية

على عكس مانع التجمد المستخدم على نطاق واسع في السيارات، وهو الإيثيلين جليكول ، فإنّ مانعات التجمد لا تخفض درجة التجمد بما يتناسب مع تركيزها، بل تعمل بطريقة غير تجميعية . تسمح هذه الظاهرة لها بالعمل كمانع تجمد بتراكيز تتراوح بين 1/300 و1/500 من تراكيز المواد المذابة الأخرى. يقلل تركيزها المنخفض من تأثيرها على الضغط الأسموزي . [ 4 ] تُعزى الخصائص غير العادية لمانعات التجمد إلى انجذابها الانتقائي لأشكال بلورية محددة من الجليد، وما ينتج عن ذلك من تثبيط لعملية تكوين نواة الجليد. [ 5 ]

التخلف الحراري

تُحدث البروتينات المضادة للتجمد فرقًا بين درجة انصهار وتجمد بلورة الجليد المرتبطة بها (درجة حرارة تمزقها)، وهو ما يُعرف بالتخلف الحراري. يؤدي وجود هذه البروتينات عند السطح الفاصل بين الجليد الصلب والماء السائل إلى تثبيط نمو بلورة الجليد، وهو النمو المُفضّل ديناميكيًا حراريًا. كما يُثبّط نمو الجليد حركيًا بواسطة هذه البروتينات التي تُغطي أسطح الجليد المُعرّضة للماء. [ 5 ]

يمكن قياس التخلف الحراري بسهولة في المختبر باستخدام مقياس التناضح النانوي . وتختلف الكائنات الحية في قيم التخلف الحراري لديها. يبلغ الحد الأقصى للتخلف الحراري الذي تُظهره بروتينات التجميد في الأسماك حوالي -3.5  درجة مئوية (الشيخ مهتاب الدين وآخرون، SciRep) (29.3  درجة فهرنهايت). في المقابل، لا تتعرض الكائنات المائية إلا لدرجات حرارة تتراوح بين -1 و-2  درجة مئوية تحت الصفر. خلال أشهر الشتاء القارس، تقاوم دودة براعم التنوب  التجمد عند درجات حرارة تقارب -30 درجة مئوية. [ 6 ]

يمكن أن يؤثر معدل التبريد على قيمة التخلف الحراري للبروتينات المضادة للتجمد. فالتبريد السريع قد يقلل بشكل كبير من نقطة التجمد غير المتوازنة، وبالتالي من قيمة التخلف الحراري. ونتيجة لذلك، لا تستطيع الكائنات الحية بالضرورة التكيف مع بيئتها تحت الصفر إذا انخفضت درجة الحرارة فجأة. [ 4 ]

تحمل التجمد مقابل تجنب التجمد

يمكن تصنيف الأنواع التي تحتوي على بروتينات مضادة للتجمد على النحو التالي:

مقاومة التجمد : تتميز هذه الأنواع بقدرتها على منع سوائل أجسامها من التجمد تمامًا. عمومًا، قد تتعطل وظيفة بروتين مقاومة التجمد (AFP) في درجات الحرارة المنخفضة للغاية، مما يؤدي إلى نمو سريع للجليد وموت الكائن الحي.

مقاومة للتجمد : تستطيع هذه الأنواع البقاء على قيد الحياة بعد تجمد سوائل الجسم . يُعتقد أن بعض الأنواع المقاومة للتجمد تستخدم بروتينات مضادة للتجمد (AFPs) كعوامل حماية من التجمد لمنع أضراره، وليس التجمد نفسه. لا تزال الآلية الدقيقة غير معروفة. ومع ذلك، يُعتقد أن بروتينات مضادة للتجمد قد تثبط إعادة التبلور وتُثبّت أغشية الخلايا لمنع تلفها بفعل الجليد. [ 7 ] وقد تعمل هذه البروتينات بالتزامن مع بروتينات تنوي الجليد (INPs) للتحكم في معدل انتشار الجليد بعد التجمد. [ 7 ]

تنوع

توجد أنواع عديدة معروفة من البروتينات المضادة للبروتين غير المتجانسة .

بروتينات AFP للأسماك

الشكل 1. الوجوه الثلاثة لنمط AFP الأول

توجد البروتينات السكرية المضادة للتجمد (AFGPs) في أسماك النوتوثينويد القطبية الجنوبية وسمك القد الشمالي . يتراوح وزنها الجزيئي بين 2.6 و3.3 كيلو دالتون. [ 8 ] تطورت هذه البروتينات بشكل منفصل في كل من أسماك النوتوثينويد وسمك القد الشمالي. في أسماك النوتوثينويد، نشأ جين AFGP من جين بروتياز سيرين شبيه بالتريبسينوجين . [ 9 ]

  • يوجد بروتين ألفا فيتوبروتين من النوع الأول في سمك الفلاوندر الشتوي ، وسمك السكولبين طويل القرون، وسمك السكولبين قصير القرون . وهو أكثر بروتينات ألفا فيتوبروتين توثيقًا لأنه كان أول بروتين تم تحديد بنيته ثلاثية الأبعاد. [ 10 ] يتكون بروتين ألفا فيتوبروتين من النوع الأول من حلزون ألفا واحد طويل ومزدوج الميول، يبلغ حجمه حوالي 3.3-4.5 كيلو دالتون. للبنية ثلاثية الأبعاد ثلاثة أوجه: الوجه الكاره للماء، والوجه المحب للماء، ووجه ثريونين-أسكسين. [ 10 ]
    • يوجد بروتين AFP من النوع الأول فائق النشاط (حيث يشير مصطلح hyp إلى فرط النشاط) في العديد من أسماك الفلوندر ذات العين اليمنى. يبلغ وزنه الجزيئي حوالي 32 كيلو دالتون (جزيئان ثنائيان، وزن كل منهما 17 كيلو دالتون). وقد تم عزل هذا البروتين من بلازما دم أسماك الفلوندر الشتوية. وهو يتميز بقدرة فائقة على خفض درجة حرارة التجمد مقارنةً بمعظم بروتينات AFP في الأسماك. [ 11 ] وتُعزى هذه القدرة جزئيًا إلى تكرار موقع ارتباط الجليد من النوع الأول فيه. [ 12 ]
  • توجد بروتينات AFP من النوع الثاني (مثل P05140 ) في سمك الغراب البحري ، وسمك السلمون الصغير ، والرنجة . وهي بروتينات كروية غنية بالسيستين تحتوي على خمس روابط ثنائية الكبريتيد . [ 13 ] من المرجح أن بروتينات AFP من النوع الثاني قد تطورت من الليكتينات المعتمدة على الكالسيوم (من النوع c) . [ 14 ] تُعد أسماك الغراب البحري، وسمك السلمون الصغير، والرنجة سلالات متباينة تمامًا من الأسماك العظمية . إذا كان جين AFP موجودًا في السلف المشترك الأحدث لهذه السلالات، فمن الغريب أن يكون هذا الجين منتشرًا في جميع أنحاء هذه السلالات، موجودًا في بعض الرتب وغائبًا في رتب أخرى. وقد اقتُرح أن الانتقال الجيني الأفقي قد يُعزى إلى هذا التباين، بحيث اكتسب سمك السلمون الصغير جين AFP من النوع الثاني من الرنجة. [ 15 ]
  • توجد بروتينات AFP من النوع الثالث في سمك القد القطبي الجنوبي . وتُظهر هذه البروتينات خاصية كراهية الماء العامة على أسطح ارتباطها بالجليد، على غرار بروتينات AFP من النوع الأول. ويبلغ حجمها حوالي 6 كيلو دالتون. [ 8 ] من المرجح أن بروتينات AFP من النوع الثالث قد تطورت من جين سينثاز حمض السياليك (SAS) الموجود في سمك القد القطبي الجنوبي. ومن خلال حدث تضاعف جيني ، تطور هذا الجين - الذي ثبت أنه يمتلك نشاطًا خاصًا به في الارتباط بالجليد - إلى جين فعال لبروتينات AFP عن طريق فقدان الجزء الطرفي الأميني. [ 16 ]
  • توجد بروتينات ألفا فيتوبروتين من النوع الرابع ( P80961 ) في أسماك السكولبين طويلة القرون. وهي بروتينات حلزونية ألفا غنية بالجلوتامات والجلوتامين. [ 17 ] يبلغ حجم هذا البروتين حوالي 12 كيلو دالتون، ويتكون من حزمة رباعية الحلزونات. [ 17 ] التعديل الوحيد الذي يخضع له بعد الترجمة هو بقايا بيروجلوتامات ، وهي بقايا جلوتامين حلقية في طرفه الأميني . [ 17 ]

بروتينات مضادة للميكروبات النباتية

أصبح تصنيف البروتينات المضادة للتجمد أكثر تعقيدًا عند اكتشاف البروتينات المضادة للتجمد من النباتات. [ 18 ] وتختلف البروتينات المضادة للتجمد النباتية اختلافًا كبيرًا عن غيرها من البروتينات المضادة للتجمد في الجوانب التالية:

  1. تتميز هذه المواد بنشاط تخلف حراري أضعف بكثير مقارنة ببروتينات التنشيط الأخرى. [ 19 ]
  2. من المرجح أن تكون وظيفتها الفيزيولوجية هي تثبيط إعادة تبلور الجليد بدلاً من منع تكوين الجليد. [ 19 ]
  3. معظمها بروتينات متطورة مرتبطة بالإمراض ، وتحتفظ أحيانًا بخصائص مضادة للفطريات . [ 19 ]

بروتينات مضادة للحشرات

توجد العديد من البروتينات المضادة للتجمد (AFPs) في الحشرات، بما في ذلك تلك الموجودة في خنافس Dendroides و Tenebrio و Rhagium ، ودودة براعم التنوب ، وعثة الجمال الشاحب ، والبعوض . تتشابه هذه البروتينات في بعض الخصائص، حيث يتميز معظمها بنشاط عالٍ (أي قيمة تخلف حراري أكبر، وتُسمى مفرطة النشاط) وبنية متكررة ذات سطح مسطح لربط الجليد. تُعد البروتينات الموجودة في خنافس Tenebrio و Dendroides، وهما من الأنواع وثيقة الصلة ، متماثلة، ويتم تثبيت كل تكرار مكون من 12-13 حمضًا أمينيًا بواسطة رابطة ثنائية الكبريتيد داخلية. تحتوي الأشكال المتماثلة على ما بين 6 و10 من هذه التكرارات التي تُشكل لولبًا، أو ما يُعرف بالملف اللولبي بيتا. يحتوي أحد جانبي الملف اللولبي على سطح مسطح لربط الجليد يتكون من صف مزدوج من بقايا الثريونين. [ 7 ] [ 20 ] تمتلك أنواع أخرى من الخنافس (جنس Rhagium ) تكرارات أطول بدون روابط ثنائية الكبريتيد داخلية، تُشكل بنية لولبية بيتا مضغوطة (بيتا ساندويتش) بأربعة صفوف من بقايا الثريونين، [ 21 ] وهذا البروتين المضاد للتجمد (AFP) مشابه بنيويًا للبروتين المضاد للتجمد غير المتجانس من عثة الجمال الشاحبة. [ 22 ] في المقابل، فإن البروتين المضاد للتجمد من عثة دودة براعم التنوب هو لولب يشبه ظاهريًا بروتين Tenebrio ، بسطح ارتباط بالجليد مماثل، ولكنه ذو مقطع عرضي مثلث، مع تكرارات أطول تفتقر إلى روابط ثنائية الكبريتيد الداخلية. يُشابه البروتين المضاد للتجمد (AFP) المُستخلص من البعوض الصغير (الذباب) في بنيته البروتين المُستخلص من حشرات التينبريو (Tenebrio) والدندرويدس (Dendroides )، إلا أن اللولب بيتا المُدعّم بروابط ثنائية الكبريت يتكون من تكرارات أقصر لعشرة أحماض أمينية، وبدلاً من الثريونين، يتكون سطح ارتباط الجليد من صف واحد من بقايا التيروسين . [ 23 ] لا تُعدّ ذوات الذيل القافز ( Collembola ) من الحشرات، ولكنها، مثل الحشرات، من المفصليات ذات الأرجل الستة. يُنتج نوعٌ موجود في كندا، يُطلق عليه غالبًا اسم "برغوث الثلج"، بروتينات مضادة للتجمد فائقة النشاط. [ 24 ] على الرغم من أنها أيضًا متكررة ولها سطح ارتباط جليد مسطح، إلا أن أوجه التشابه تنتهي عند هذا الحد. حوالي 50% من البقايا هي جليسين (Gly)، مع تكرارات Gly-Gly-X أو Gly-XX، حيث X هو أي حمض أميني. يُشكّل كل تكرار من ثلاثة أحماض أمينية لفة واحدة من حلزون متعدد البرولين من النوع الثاني. ثم تنطوي الحلزونات معًا لتشكيل حزمة بسمك حلزونين، مع سطح ارتباط بالجليد تهيمن عليه بقايا صغيرة كارهة للماء مثل الألانين، بدلاً من الثريونين. [ 25 ]تُنتج حشرات أخرى، مثل خنفساء ألاسكا، مواد مضادة للتجمد فائقة النشاط، وهي أقل تشابهًا، إذ إنها بوليمرات من السكريات ( زيلومانان ) وليست بوليمرات من الأحماض الأمينية (بروتينات). [ 26 ] يشير هذا مجتمعًا إلى أن معظم البروتينات المضادة للتجمد والمواد المضادة للتجمد نشأت بعد تباعد السلالات التي نشأت منها هذه الحشرات المختلفة. أما أوجه التشابه الموجودة بينها فهي نتيجة للتطور التقاربي.

الكائنات الحية في الجليد البحري AFPs

تمتلك العديد من الكائنات الدقيقة التي تعيش في الجليد البحري بروتينات مضادة للتجمد تنتمي إلى عائلة واحدة. وتلعب الدياتومات Fragilariopsis cylindrus و F. curta دورًا محوريًا في مجتمعات الجليد البحري القطبي، إذ تهيمن على تجمعات كل من طبقة الصفائح الجليدية وداخل الجليد الطافي. وتنتشر هذه البروتينات المضادة للتجمد على نطاق واسع في هذه الأنواع، ويشير وجود جينات هذه البروتينات كعائلة جينية متعددة إلى أهمية هذه المجموعة لجنس Fragilariopsis . [ 27 ] تنتمي البروتينات المضادة للتجمد (AFPs) التي تم تحديدها في F. cylindrus إلى عائلة AFPs الموجودة في تصنيفات مختلفة، ويمكن العثور عليها في كائنات حية أخرى مرتبطة بالجليد البحري (مثل Colwellia spp. و Navicula glaciei و Chaetoceros neogracile و Stephos longipes وLeucosporidium antarcticum ) [ 28 ] [ 29 ] وبكتيريا الجليد الداخلي في القطب الجنوبي ( Flavobacteriaceae ) [ 30 ] [ 31 ] ، بالإضافة إلى الفطريات المتحملة للبرد (مثل Typhula ishikariensis و Lentinula edodes و Flammulina populicola ) [ 32 ] [ 33 ] .

تم تحديد العديد من البنى لبروتينات الالتصاق بالجليد البحري. تتخذ هذه العائلة من البروتينات شكل حلزون بيتا يشكل سطحًا مسطحًا للارتباط بالجليد. [ 34 ] على عكس بروتينات الالتصاق الأخرى، لا يوجد نمط تسلسلي واحد لموقع الارتباط بالجليد. [ 35 ]

يتمتع بروتين AFP، المستخلص من الميتاجينوم الخاص بالهدبيات Euplotes focardii والبكتيريا المحبة للبرودة، بقدرة فعالة على تثبيط إعادة تبلور الجليد. [ 36 ] يكفي تركيز 1 ميكرومول من بروتين ربط الجليد الخاص بمجموعة Euplotes focardii ( Efc IBP) لتثبيط إعادة تبلور الجليد تمامًا عند  درجة حرارة -7.4 درجة مئوية. تساعد هذه القدرة على تثبيط إعادة تبلور الجليد البكتيريا على تحمل الجليد بدلًا من منع تكوّنه. يُنتج Efc IBP أيضًا فجوة تخلف حراري، لكن هذه القدرة ليست بنفس فعالية قدرته على تثبيط إعادة تبلور الجليد. يساعد Efc IBP على حماية كل من البروتينات النقية والخلايا البكتيرية الكاملة في درجات حرارة التجمد. يبقى البروتين الفلوري الأخضر فعالًا بعد عدة دورات من التجميد والذوبان عند حضانته مع Efc IBP. تستطيع بكتيريا الإشريكية القولونية البقاء لفترات أطول في  درجة حرارة 0 مئوية عند إدخال جين efcIBP في جينومها . [ 36 ] يتميز بروتين efcIBP ببنية نموذجية لبروتينات مقاومة الجليد، تتكون من عدة صفائح بيتا وحلزون ألفا . كما تقع جميع الأحماض الأمينية القطبية المرتبطة بالجليد في نفس الموقع من البروتين. [ 36 ]

تطور

يشير التنوع والتوزيع الملحوظان للبروتينات المضادة للتجمد إلى أن الأنواع المختلفة منها قد تطورت مؤخرًا استجابةً للتجلد الذي حدث قبل مليون إلى مليوني سنة في نصف الكرة الشمالي، وقبل 10 إلى 30 مليون سنة في القارة القطبية الجنوبية. وقد كشفت البيانات التي جُمعت من عمليات الحفر في أعماق المحيط أن التيار القطبي الجنوبي قد تشكل قبل أكثر من 30 مليون سنة. [ 37 ] تسبب تبريد القارة القطبية الجنوبية الناتج عن هذا التيار في انقراض جماعي لأنواع الأسماك العظمية التي لم تكن قادرة على تحمل درجات الحرارة المتجمدة. [ 38 ] تمكنت أنواع أسماك النوتوثينويد التي تحتوي على البروتين السكري المضاد للتجمد من النجاة من حدث التجلد والتنوع في بيئات جديدة. [ 38 ] [ 9 ]

يُشار إلى هذا التطور المستقل للتكيفات المتشابهة بالتطور التقاربي . [ 4 ] وتدعم الأدلة على التطور التقاربي في سمك القد الشمالي ( Gadidae ) وسمك النوتوثينويدات وجود تسلسلات فواصل مختلفة، وتنظيم مختلف للإنترونات والإكسونات، بالإضافة إلى تسلسلات ثلاثية الببتيد غير المتطابقة لجين AFGP، والتي نشأت من تضاعف تسلسلات أسلاف قصيرة، والتي تم تبديلها بشكل مختلف (لنفس ثلاثية الببتيد) بواسطة كل مجموعة. تباعدت هذه المجموعات منذ حوالي 7-15 مليون سنة. بعد ذلك بفترة وجيزة (5-15 مليون سنة)، تطور جين AFGP من جين تريبسينوجين بنكرياسي سلفي في سمك النوتوثينويدات. انقسمت جينات AFGP والتريبسينوجين عبر تباين في التسلسل - وهو تكيف حدث بالتزامن مع تبريد المحيط المتجمد الجنوبي وتجمده في نهاية المطاف. حدث تطور جين AFGP في سمك القد الشمالي في وقتٍ حديث نسبيًا (منذ حوالي 3.2 مليون سنة)، ونشأ من تسلسل غير مشفر عبر تكرارات متتالية في وحدة Thr-Ala-Ala. ينتمي سمك القد القطبي الشمالي ( Boreogadus saida ) وسمك القد القطبي الجنوبي (Antarctic notothenioid fish) إلى رتبتين مختلفتين، ويشتركان في بروتينات سكرية مضادة للتجمد متشابهة جدًا. [ 39 ] على الرغم من تشابه البروتينات المضادة للتجمد في رتبتي الأسماك، إلا أن أنواع سمك القد تحتوي على الأرجينين في AFG، بينما لا يحتوي عليه سمك القد القطبي الجنوبي. [ 39 ] دُرِسَ دور الأرجينين كمُحسِّن في بروتين Dendroides canadensis المضاد للتجمد (DAFP-1) من خلال ملاحظة تأثير تعديل كيميائي باستخدام 1،2-سيكلوهكسانيديون. [ 40 ] كشفت أبحاث سابقة عن مُحسِّنات مختلفة لبروتين AFGP في هذا النوع من الخنافس، بما في ذلك بروتين شبيه بالثوماتين وبولي كربوكسيلات. [ 41 ] [ 42 ] أدت تعديلات DAFP-1 باستخدام كاشف الأرجينين النوعي إلى فقدان جزئي وكلي للتخلف الحراري في DAFP-1، مما يشير إلى أن الأرجينين يلعب دورًا حاسمًا في تعزيز قدرته. [ 40 ] تتميز جزيئات مُحسِّنة مختلفة لـ DAFP-1 بنشاط تخلف حراري متباين. [ 42 ] وجد أمورنويتاوات وآخرون (2008) أن عدد مجموعات الكربوكسيلات في الجزيء يؤثر على قدرة DAFP-1 على التحسين. [ 42 ] يرتبط النشاط الأمثل في التخلف الحراري بتركيز عالٍ من الجزيئات المُحسِّنة. [ 42 ] درس لي وآخرون (1998) تأثيرات الرقم الهيدروجيني والمذاب على التخلف الحراري في بروتينات مضادة للتجمد من Dendrioides canadensis. [ 43 ]لم يتأثر نشاط إنزيم التيروزين هيدروكسيلاز (TH) لبروتين DAFP-4 بدرجة الحموضة إلا عند انخفاض تركيز المذاب (درجة حموضة 1)، حيث انخفض نشاط هذا الإنزيم. [ 43 ] وقد تم الإبلاغ عن تأثير خمسة مذابات، هي: السكسينات، والسترات، والمالات، والمالونات، والأسيتات، على نشاط إنزيم التيروزين هيدروكسيلاز. [ 43 ] ومن بين هذه المذابات الخمسة، تبين أن السترات لها التأثير المعزز الأكبر. [ 43 ]

هذا مثال على نموذج الإطار المفتوح الأولي، وهو حدث نادر حيث توجد الجينات الجديدة كإطار قراءة مفتوح متشكل قبل وجود العنصر التنظيمي اللازم لتنشيطها.

في الأسماك، يُعزى وجود بروتينات AFP من النوع الثاني في بعض المجموعات التي لا تشترك في شجرة تطورية حديثة إلى الانتقال الأفقي للجينات. في الرنجة والسمك الصغير، تتشارك ما يصل إلى 98% من الإنترونات الخاصة بهذا الجين؛ ويُفترض أن طريقة الانتقال تحدث أثناء التزاوج عبر الحيوانات المنوية المعرضة لحمض نووي غريب. [ 44 ] من المعروف أن اتجاه الانتقال يكون من الرنجة إلى السمك الصغير، إذ تحتوي الرنجة على ثمانية أضعاف عدد نسخ جين AFP الموجودة في السمك الصغير (1)، وتحتوي أجزاء الجين في السمك الصغير على عناصر قابلة للنقل، وهي سمة مميزة وشائعة في الرنجة، ولكنها غير موجودة في الأسماك الأخرى. [ 44 ]

هناك سببان يجعلان العديد من أنواع برامج التشغيل الآلي قادرة على أداء نفس الوظيفة على الرغم من تنوعها:

  1. على الرغم من أن الجليد يتكون بشكل متجانس من جزيئات الماء، إلا أنه يحتوي على العديد من الأسطح المختلفة المعرضة للارتباط. وقد تتفاعل أنواع مختلفة من البروتينات المضادة للتجمد مع أسطح مختلفة.
  2. على الرغم من اختلاف الأنواع الخمسة من البروتينات المضادة للتجمد في بنيتها الأولية من الأحماض الأمينية، إلا أنها عندما تتشكل في بروتين وظيفي، قد تتشابه في بنيتها ثلاثية الأبعاد أو الثالثية التي تسهل التفاعلات نفسها مع الجليد. [ 4 ] [ 45 ]

لوحظ نشاط البروتين السكري المضاد للتجمد في العديد من أنواع الأسماك شعاعية الزعانف، بما في ذلك ثعابين البحر، وأسماك السكولبين، وأنواع سمك القد. [ 46 ] [ 47 ] تُظهر أنواع الأسماك التي تمتلك هذا البروتين مستويات مختلفة من النشاط البروتيني. [ 48 ] يُظهر سمك القد القطبي ( Boreogadus saida) نشاطًا بروتينيًا وخصائص مشابهة لنوع القطب الجنوبي، T. borchgrevinki . [ 48 ] يتميز كلا النوعين بنشاط بروتيني أعلى من سمك القد الزعفراني ( Eleginus gracilis ). [ 48 ] وقد أُبلغ عن وجود بروتينات مضادة للتجمد في أنواع الدياتومات للمساعدة في خفض درجة تجمد بروتينات الكائن الحي. [ 27 ] وجد باير-جيرالدي وآخرون (2010) 30 نوعًا من تصنيفات مختلفة تحتوي على نظائر لبروتينات مضادة للتجمد. [ 27 ] يتوافق هذا التنوع مع الأبحاث السابقة التي رصدت وجود هذه الجينات في القشريات والحشرات والبكتيريا والفطريات. [ 9 ] [ 49 ] [ 50 ] يُعزى وجود بروتينات مضادة للتجمد في نوعين من الدياتومات البحرية، وهما F. cylindrus و F. curta، إلى الانتقال الأفقي للجينات. [ 27 ]

آليات العمل

يُعتقد أن البروتينات المضادة للتجمد تُثبّط نمو الجليد عبر آلية الامتزاز والتثبيط. [ 51 ] فهي تمتص على الأسطح غير القاعدية للجليد، مما يُثبّط نمو الجليد المُفضّل ديناميكيًا حراريًا. [ 52 ] ويبدو أن وجود سطح مستوٍ وصلب في بعض البروتينات المضادة للتجمد يُسهّل تفاعلها مع الجليد عبر تكامل سطح قوى فان دير فالس . [ 53 ]

الالتصاق بالجليد

عادةً، لا تُظهر بلورات الجليد النامية في المحلول سوى السطح القاعدي (0001) والسطح المنشوري (1010)، وتظهر على شكل أقراص مستديرة ومسطحة. [ 5 ] ومع ذلك، يبدو أن وجود بروتينات مقاومة التجمد (AFPs) يكشف عن أسطح أخرى. ويبدو الآن أن سطح الجليد 2021 هو سطح الارتباط المفضل، على الأقل بالنسبة لبروتينات مقاومة التجمد من النوع الأول. [ 54 ] من خلال الدراسات التي أُجريت على بروتينات مقاومة التجمد من النوع الأول، كان يُعتقد في البداية أن الجليد وبروتينات مقاومة التجمد يتفاعلان من خلال روابط هيدروجينية (ريموند وديفريز، 1977). ومع ذلك، عندما طُفرت أجزاء من البروتين التي كان يُعتقد أنها تُسهل هذه الروابط الهيدروجينية، لم يُلاحظ الانخفاض المفترض في نشاط مقاومة التجمد. وتشير البيانات الحديثة إلى أن التفاعلات الكارهة للماء قد تكون المساهم الرئيسي. [ 55 ] من الصعب تحديد آلية الارتباط بدقة بسبب تعقيد سطح التفاعل بين الماء والجليد. حاليًا، تُبذل محاولات للكشف عن الآلية الدقيقة من خلال استخدام برامج النمذجة الجزيئية ( الديناميكا الجزيئية أو طريقة مونت كارلو ). [ 3 ] [ 5 ]

آلية الربط ووظيفة منع التجمد

وفقًا لدراسة بنية ووظيفة البروتين المضاد للتجمد من Pseudopleuronectes americanus ، [ 56 ] تبين أن آلية منع التجمد لجزيء AFP من النوع الأول تعود إلى الارتباط ببنية نواة الجليد بطريقة تشبه السحاب من خلال الروابط الهيدروجينية لمجموعات الهيدروكسيل لبقايا الثريونين الأربعة مع ذرات الأكسجين على طول[011¯2]{\displaystyle [01{\overline {1}}2]}[ 56 ]​

يمكن استخدام الآلية المذكورة أعلاه لتوضيح العلاقة بين بنية ووظيفة البروتينات الأخرى المضادة للتجمد والتي تتميز بالسمتين المشتركتين التاليتين:

  1. تكرار بقايا الثريونين (أو أي بقايا أخرى من الأحماض الأمينية القطبية التي يمكن لسلسلتها الجانبية أن تشكل رابطة هيدروجينية مع الماء) في فترة مكونة من 11 حمضًا أمينيًا على طول التسلسل المعني، و
  2. نسبة عالية من مكون بقايا الألانين فيه. [ 56 ]

تاريخ

في خمسينيات القرن العشرين، شرع العالم النرويجي شولاندر في تفسير كيفية تمكّن أسماك القطب الشمالي من البقاء على قيد الحياة في مياه أبرد من درجة تجمد دمائها. قادته تجاربه إلى الاعتقاد بوجود "مضاد للتجمد" في دم أسماك القطب الشمالي. [ 3 ] ثم في أواخر ستينيات القرن العشرين، تمكّن عالم الأحياء الحيوانية آرثر ديفريس من عزل بروتين مضاد التجمد من خلال دراسته لأسماك القطب الجنوبي. [ 57 ] سُمّيت هذه البروتينات لاحقًا بالبروتينات السكرية المضادة للتجمد (AFGPs) أو الببتيدات السكرية المضادة للتجمد لتمييزها عن عوامل مضادة التجمد البيولوجية غير السكرية المكتشفة حديثًا (AFPs). عمل ديفريس مع روبرت فيني (1970) على توصيف الخصائص الكيميائية والفيزيائية للبروتينات المضادة للتجمد. [ 58 ] في عام 1992، وثّق غريفيث وآخرون اكتشافهم لعامل مضاد للتجمد في أوراق الجاودار الشتوي. [ 18 ] في نفس الفترة تقريبًا، وثّق أوروتيا ودومان ونايت (1992) وجود بروتين التخلف الحراري في كاسيات البذور. [ 59 ] وفي العام التالي، لاحظ دومان وأولسن اكتشاف بروتينات التألق المضاد للميكروبات في أكثر من 23 نوعًا من كاسيات البذور ، بما في ذلك الأنواع التي يتناولها الإنسان. [ 60 ] كما أبلغوا عن وجودها في الفطريات والبكتيريا أيضًا.

تغيير الاسم

بُذلت محاولات لإعادة تسمية البروتينات المضادة للتجمد ببروتينات هيكلة الجليد لتمثيل وظيفتها بدقة أكبر، وللتخلص من أي علاقة سلبية مفترضة بين هذه البروتينات ومضاد التجمد المستخدم في السيارات، وهو الإيثيلين جليكول . فهذان العنصران كيانان منفصلان تمامًا، ولا يظهران تشابهًا يُذكر إلا في وظيفتهما. [ 61 ]

التطبيقات التجارية والطبية

يمكن للعديد من المجالات الاستفادة من حماية الأنسجة من التلف عن طريق التجميد. وتجري الشركات حاليًا دراسات حول استخدام هذه البروتينات في:

  • زيادة قدرة المحاصيل الزراعية على تحمل الصقيع وتمديد موسم الحصاد في المناخات الباردة
  • تحسين إنتاج الأسماك في المزارع في المناخات الباردة
  • إطالة مدة صلاحية الأطعمة المجمدة
  • تحسين الجراحة البردية
  • تحسين حفظ الأنسجة لزراعتها أو نقل الدم في الطب [ 24 ]
  • علاج انخفاض حرارة الجسم
  • الحفظ بالتبريد البشري (علم التجميد)

حصلت شركة يونيليفر على موافقة المملكة المتحدة والولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي والمكسيك والصين والفلبين وأستراليا ونيوزيلندا لاستخدام خميرة معدلة وراثيًا لإنتاج بروتينات مضادة للتجمد من الأسماك لاستخدامها في صناعة الآيس كريم. [ 62 ] [ 63 ] ويُشار إليها على الملصق باسم "ISP" أو بروتين هيكلة الجليد، بدلاً من "AFP" أو بروتين مضاد للتجمد.

آخر الأخبار

من بين المشاريع التجارية الناجحة مؤخرًا، إدخال بروتينات مضادة للتجمد (AFPs) في منتجات الآيس كريم والزبادي. وقد حظي هذا المكون، المسمى بروتين هيكلة الجليد، بموافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية . تُستخلص هذه البروتينات من الأسماك وتُستنسخ على نطاق أوسع في الخميرة المعدلة وراثيًا. [ 64 ]

تُبدي المنظمات المعارضة للكائنات المعدلة وراثيًا قلقها من احتمال تسبب البروتينات المضادة للتجمد في الالتهابات. [ 65 ] ومن المرجح أن يكون استهلاك هذه البروتينات في النظام الغذائي كبيرًا في معظم المناطق الشمالية والمعتدلة. [ 8 ] ونظرًا للاستهلاك التاريخي المعروف لهذه البروتينات، فمن الآمن الاستنتاج أن خصائصها الوظيفية لا تُسبب أي آثار سامة أو مُسببة للحساسية لدى البشر. [ 8 ]

كما أن عملية التعديل الوراثي لإنتاج البروتينات المنظمة للجليد شائعة الاستخدام في المجتمع. ويتم إنتاج الأنسولين والمنفحة باستخدام هذه التقنية. ولا تؤثر هذه العملية على المنتج، بل تزيد من كفاءة الإنتاج وتمنع نفوق الأسماك التي كانت ستُقتل لاستخلاص البروتين.

تُضيف شركة يونيليفر حاليًا مُحسّنات التجميد إلى بعض منتجاتها الأمريكية، بما في ذلك بعض أنواع مصاصات بوبسيكل المثلجة ومجموعة جديدة من ألواح آيس كريم بريرز ​​لايت دبل خرندر. في صناعة الآيس كريم، تُتيح هذه المُحسّنات إنتاج آيس كريم غنيّ القوام، كثيف، قليل الدسم، مع استخدام كميات أقل من الإضافات. [ 66 ] كما أنها تُسيطر على نمو بلورات الثلج الناتج عن ذوبان الجليد على رصيف التحميل أو طاولة المطبخ، والذي يُقلل من جودة القوام. [ 67 ]

في نوفمبر 2009، نشرت وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم اكتشاف جزيء في خنفساء ألاسكا يتصرف مثل بروتينات التألق المضادة للميكروبات، ولكنه يتكون من السكريات والأحماض الدهنية . [ 26 ]

أظهرت دراسة أجريت عام 2010 استقرار بلورات جليد الماء فائقة التسخين في محلول بروتين مضاد للتجمد، موضحةً أن هذه البروتينات، إلى جانب قدرتها على منع التجمد، قادرة أيضاً على منع الذوبان. [ 68 ] وفي عام 2021، اكتشف علماء من المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان (EPFL) وجامعة وارويك تقليداً اصطناعياً لبروتينات مضادة للتجمد. [ 69 ]

مراجع

  1. ↑ دالي، م. إي.، سبايراكوبولوس، ل.، جيا، ز.، ديفيز، ب. ل.، سايكس، ب. د. (أبريل 2002). "بنية وديناميكية بروتين مضاد للتجمد حلزوني بيتا". الكيمياء الحيوية . 41 (17): 5515-25 . doi : 10.1021/bi0121252 . PMID 11969412 . 
  2. ↑ لينالا إي كيه، ديفيز بي إل، دوسيت دي، تيشينكو إم جي، ووكر في كيه، جيا زد (سبتمبر 2002). "نظير بروتين مضاد للتجمد ذو بنية حلزونية بيتا بنشاط متزايد. رؤى هيكلية ووظيفية" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 277 (36): 33349-52 . doi : 10.1074/jbc.M205575200 . PMID 12105229 . 
  3. 1 2 3 جودسيل د (ديسمبر 2009). "جزيء الشهر: بروتينات مضادة للتجمد" . معهد سكريبس للأبحاث وقاعدة بيانات البروتينات RCSB . doi : 10.2210/rcsb_pdb/mom_2009_12 . مؤرشف من الأصل في 4 نوفمبر 2015. تم الاطلاع عليه في 30 ديسمبر 2012 .
  4. 1 2 3 4 5 فليتشر جي إل، هيو سي إل، ديفيز بي إل (2001). "بروتينات مضادة للتجمد في الأسماك العظمية". المراجعة السنوية لعلم وظائف الأعضاء . 63 : 359-390 . doi : 10.1146/annurev.physiol.63.1.359 . PMID 11181960 . 
  5. ١ ٢ ٣ ٤ جوروف أ، زهوروف ب س، يانغ د س (يونيو ٢٠٠٤). "دراسة نظرية لتفاعل بروتين مضاد التجمد لسمك الفلوندر الشتوي مع الجليد" . علم البروتين . ١٣ (٦): ١٥٢٤-١٥٣٧ . doi : 10.1110/ps.04641104 . PMC 2279984. PMID 15152087 .  
  6. ↑ بيليفو سي؛ غاني بي؛ بيك إس؛ فيرنيغورا أو؛ كيلينغ سي آي؛ بينكني كيه؛ دوسيه دي؛ وين إف؛ سبنسر جونستون جيه؛ معروفي إتش؛ بويل بي؛ لاروش جيه؛ ديوار كيه؛ جوريتيك إن؛ بلاكبيرن جي؛ نيسول إيه؛ برونيه بي؛ برانداو إم؛ لوملي إل؛ دوان جيه؛ كوان جي؛ لوكاروتي سي جيه؛ رو إيه دي؛ سبيرلينغ إف إيه إتش؛ ليفيسك آر سي؛ كوسون إم (2022). "جينوم دودة براعم التنوب: إعادة بناء التاريخ التطوري لبروتينات مضادة للتجمد" . علم الأحياء التطوري وعلم الجينوم . 14 (6) evac087. doi : 10.1093/gbe/evac087 . PMC 9210311. PMID 35668612 .  
  7. 1 2 3 دومان، ج. ج. (2001). "بروتينات مضادة للتجمد وبروتينات مُنَوِّية للجليد في المفصليات الأرضية". المراجعة السنوية لعلم وظائف الأعضاء . 63 : 327-357 . doi : 10.1146/annurev.physiol.63.1.327 . PMID 11181959 . 
  8. 1 2 3 4 كريفيل، ر. و.، فيدييك، ج. ك.، سبيرجون، م. ج. (يوليو 2002). "بروتينات مانعة التجمد: خصائصها، ووجودها، وتعرض الإنسان لها". علم السموم الغذائية والكيميائية . 40 (7): 899-903 . doi : 10.1016/S0278-6915(02)00042-X . PMID 12065210 . 
  9. 1 2 3 تشين إل، ديفريز إيه إل، تشينغ سي إتش (أبريل 1997). "تطور جين البروتين السكري المضاد للتجمد من جين التربسينوجين في أسماك النوتوثينويد القطبية الجنوبية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 94 (8): 3811-3816 . Bibcode : 1997PNAS...94.3811C . doi : 10.1073/pnas.94.8.3811 . PMC 20523. PMID 9108060 .  
  10. 1 2 دومان، جي جي، ودي فريس، إيه إل (1976). "عزل وتوصيف وخصائص فيزيائية لمضادات تجمد البروتين من سمك الفلوندر الشتوي، Pseudopleuronectes americanus". الكيمياء الحيوية المقارنة وعلم وظائف الأعضاء. ب، الكيمياء الحيوية المقارنة . 54 (3): 375-380 . doi : 10.1016/0305-0491(76)90260-1 . PMID 1277804 . 
  11. ↑ سكوتير إيه جيه، مارشال سي بي، غراهام إل إيه، جيلبرت جيه إيه، غارنهام سي بي، ديفيز بي إل (أكتوبر 2006). "أساس فرط نشاط البروتينات المضادة للتجمد". علم الأحياء التجميدي . 53 (2): 229-39 . doi : 10.1016/j.cryobiol.2006.06.006 . PMID 16887111 . 
  12. ↑ غراهام إل إيه، مارشال سي بي، لين إف إتش، كامبل آر إل، ديفيز بي إل (فبراير 2008). "بروتين مضاد للتجمد مفرط النشاط من الأسماك يحتوي على مواقع متعددة لربط الجليد". الكيمياء الحيوية . 47 (7): 2051-2063 . doi : 10.1021/bi7020316 . PMID 18225917 . 
  13. ↑ نغ، ن. ف.، وهيو، س. ل. (أغسطس 1992). "بنية عديد ببتيد مضاد للتجمد من غراب البحر. روابط ثنائية الكبريتيد والتشابه مع البروتينات الرابطة لليكتين" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 267 (23): 16069-16075 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)41967-9 . PMID 1644794 . 
  14. ↑ إيوارت كيه في، روبينسكي بي، فليتشر جي إل (مايو 1992). "التشابه البنيوي والوظيفي بين بروتينات مضادة للتجمد في الأسماك واللكتينات المعتمدة على الكالسيوم". مجلة الاتصالات البحثية البيوكيميائية والبيوفيزيائية . 185 (1): 335-340 . رمز Bibcode : 1992BBRC..185..335E . doi : 10.1016/s0006-291x(05)90005-3 . PMID 1599470 . 
  15. ↑ غراهام إل إيه، لوغيد إس سي، إيوارت كيه في، ديفيز بي إل (يوليو 2008). "الانتقال الجانبي لجين بروتين مضاد للتجمد شبيه بالليكتين في الأسماك" . PLOS ONE . 3 (7) e2616. Bibcode : 2008PLoSO...3.2616G . doi : 10.1371/journal.pone.0002616 . PMC 2440524. PMID 18612417 .  أيقونة الوصول المفتوح
  16. ↑ كيلي، جيه إل، وآغارد، جيه إي، وماكوس، إم جيه، وسوانسون، دبليو جيه (أغسطس 2010). "التنوع الوظيفي وتطور البروتينات المضادة للتجمد في سمكة القطب الجنوبي Lycodichthys dearborni". مجلة التطور الجزيئي . 71 (2): 111-118 . Bibcode : 2010JMolE..71..111K . doi : 10.1007/s00239-010-9367-6 . PMID: 20686757. S2CID : 25737518 .  
  17. 1 2 3 دينغ جي، أندروز دي دبليو، لورسن آر إيه (يناير 1997). "تسلسل الأحماض الأمينية لنوع جديد من بروتين مضاد للتجمد، من سمكة السكولبين طويلة القرون Myoxocephalus octodecimspinosis" . رسائل FEBS . 402 (1): 17-20 . Bibcode : 1997FEBSL.402...17D . doi : 10.1016/S0014-5793(96)01466-4 . PMID 9013849 . 
  18. 1 2 غريفيث م، آلا ب، يانغ د.س، هون و.س، موفات ب.أ (أكتوبر 1992). "بروتين مضاد للتجمد يُنتج داخليًا في أوراق الجاودار الشتوي" . علم وظائف النبات . 100 (2): 593-596 . doi : 10.1104/pp.100.2.593 . PMC 1075599. PMID 16653033 .  
  19. 1 2 3 غريفيث م، يايش م.و. (أغسطس 2004). "بروتينات مضادة للتجمد في النباتات الشتوية: قصة نشاطين". اتجاهات في علوم النبات . 9 (8): 399-405 . Bibcode : 2004TPS.....9..399G . doi : 10.1016/j.tplants.2004.06.007 . PMID 15358271 . 
  20. ↑ ليو واي سي، توسيلج إيه، ديفيز بي إل، جيا زد (يوليو 2000). "محاكاة بنية الجليد بواسطة مجموعات الهيدروكسيل السطحية والماء لبروتين مضاد للتجمد من نوع بيتا-هيليكس". نيتشر . 406 ( 6793): 322-324 . Bibcode : 2000Natur.406..322L . doi : 10.1038/35018604 . PMID 10917536. S2CID 4385352 .  
  21. ↑ حكيم أ، نغوين جيه بي، باسو ك، تشو دي إف، ثاكرا دي، ديفيز بي إل، وآخرون . (أبريل 2013). "البنية البلورية لبروتين مضاد للتجمد في الحشرات وآثارها على ارتباط الجليد" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 288 (17): 12295-12304 . doi : 10.1074 / jbc.M113.450973 . PMC 3636913. PMID 23486477 .   
  22. ↑ لين إف إتش، ديفيز بي إل، غراهام إل إيه (مايو 2011). "بروتين مضاد التجمد فائق النشاط الغني بالثريونين والألانين من دودة الأرض يتخذ شكل حلزون بيتا مسطح يشبه الحرير". الكيمياء الحيوية . 50 (21): 4467-78 . doi : 10.1021/bi2003108 . PMID 21486083 . 
  23. ↑ باسو ك، واسرمان إس إس، جيرونيمو بي إس، غراهام إل إيه، ديفيز بي إل (أبريل 2016). "النشاط المتوسط ​​لبروتين مضاد التجمد في البعوضة يعود إلى موقع ارتباط غني بالتيروسين بالجليد وتقارب غير نمطي مع سطح الجليد" . مجلة FEBS . 283 (8): 1504-1515 . doi : 10.1111/febs.13687 . PMID 26896764. S2CID 37207016 .  
  24. 1 2 غراهام إل إيه، ديفيز بي إل (أكتوبر 2005). " بروتينات مضادة للتجمد غنية بالجليسين من براغيث الثلج". مجلة ساينس . 310 (5747): 461. doi : 10.1126/science.1115145 . PMID 16239469. S2CID 30032276 .  * ملخص المقال: "اكتشاف بروتين جديد مضاد للتجمد في البراغيث قد يسمح بتخزين الأعضاء المزروعة لفترة أطول" . ساينس ديلي . 21 أكتوبر 2005.
  25. ↑ Pentelute BL, Gates ZP, Tereshko V, Dashnau JL, Vanderkooi JM, Kossiakoff AA , Kent SB (يوليو 2008). "تحديد بنية بروتين مضاد التجمد لبرغوث الثلج بالأشعة السينية عن طريق التبلور الراسيمي لنظائر البروتين الاصطناعية" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 130 (30): 9695-701 . Bibcode : 2008JAChS.130.9695P . doi : 10.1021/ ja8013538 . PMC 2719301. PMID 18598029 .  
  26. 1 2 والترز كيه آر، سيرياني إيه إس، سفورمو تي، بارنز بي إم، دومان جي جي (ديسمبر 2009). "مضاد تجمد من الزيلومانان غير البروتيني المُنتج للتخلف الحراري في خنفساء ألاسكا المُقاومة للتجمد Upis ceramboides" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 106 (48): 20210-5 . Bibcode : 2009PNAS..10620210W . doi : 10.1073 / pnas.0909872106 . PMC 2787118. PMID 19934038. S2CID 25741145 .   
  27. 1 2 3 4 باير-جيرالدي م، أوليغ س، جون يو، موك ت، فالنتين ك (أبريل 2010). "بروتينات مضادة للتجمد في دياتومات الجليد البحري القطبي: التنوع والتعبير الجيني في جنس Fragilariopsis". علم الأحياء الدقيقة البيئية . 12 (4): 1041-1052 . Bibcode : 2010EnvMi..12.1041B . doi : 10.1111/j.1462-2920.2009.02149.x . PMID 20105220 . 
  28. ↑ ريموند، جيه. إيه.، فريتسن، سي.، شين، ك. (أغسطس 2007). "بروتين رابط للجليد من بكتيريا جليد البحر في القطب الجنوبي". مجلة FEMS لعلم الأحياء الدقيقة البيئية . 61 (2): 214-221 . Bibcode : 2007FEMME..61..214R . doi : 10.1111/j.1574-6941.2007.00345.x . PMID 17651136 . 
  29. ↑ كيكو ر (أبريل 2010). "اكتساب الحماية من التجمد في قشريات الجليد البحري من خلال النقل الجيني الأفقي؟". علم الأحياء القطبي . 33 (4): 543-556 . Bibcode : 2010PoBio..33..543K . doi : 10.1007/s00300-009-0732-0 . S2CID 20952951 . 
  30. ↑ ريموند ، جيه. إيه.، وكريستنر، بي. سي.، وشوستر، إس. سي. (سبتمبر 2008). "بروتين بكتيري رابط للجليد من لب الجليد في مفاعل فوستوك". الكائنات المحبة للظروف القاسية . 12 (5): 713-717 . doi : 10.1007/s00792-008-0178-2 . PMID 18622572. S2CID 505953 .  
  31. ^ شياو ن، إينابا إس، توجو إم، ديجاوا واي، فوجيو إس، كودوه إس، هوشينو تي (2010/12/22). "أنشطة مضادات التجمد لمختلف الفطريات و Stramenopila المعزولة من القارة القطبية الجنوبية" . فطريات أمريكا الشمالية . 5 : 215-220 . دوى : 10.2509/naf2010.005.00514 (غير نشط في 16 يوليو 2025).{{cite journal}}: صيانة CS1: رقم التعريف الرقمي غير نشط اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط )
  32. ↑ هوشينو تي، كيرياكي إم، أوهجيا إس، فوجيوارا إم، كوندو إتش، نيشيميا واي، يوموتو آي، تسودا إس (ديسمبر 2003). "بروتينات مضادة للتجمد من فطريات العفن الثلجي". المجلة الكندية لعلم النبات . 81 (12): 1175-1181 . Bibcode : 2003CaJB...81.1175H . doi : 10.1139/b03-116 .
  33. ↑ ريموند، جيه. إيه.، وجانيتش، إم. جي. (أبريل 2009). "بروتينات ربط الجليد من فطر إينوكي وشيتاكي". علم الأحياء التجميدي . 58 (2): 151-156 . doi : 10.1016/j.cryobiol.2008.11.009 . PMID 19121299 . 
  34. ↑ هانادا واي، نيشيميا واي، ميورا إيه، تسودا إس، كوندو إتش (أغسطس 2014). "بروتين مضاد للتجمد فائق النشاط من بكتيريا جليد البحر في القطب الجنوبي، كولويليا إس بي.، يحتوي على موقع ارتباط مركب بالجليد بدون تسلسلات متكررة" . مجلة FEBS . 281 (16): 3576-90 . doi : 10.1111/febs.12878 . PMID 24938370. S2CID 8388070 .  
  35. ↑ دو هـ، كيم إس جيه، كيم إتش جيه، لي جيه إتش (أبريل 2014). "الخصائص البنيوية وخصائص مقاومة التجمد لبروتين رابط للجليد فائق النشاط من بكتيريا Flavobacterium frigoris PS1 القطبية الجنوبية". مجلة Acta Crystallographica. القسم د، علم البلورات البيولوجية . 70 (الجزء 4): 1061-1073 . doi : 10.1107/S1399004714000996 . PMID 24699650 . 
  36. 1 2 3 مانجياجالي إم، بار دوليف إم، تيديسكو بي، ناتاليلو إيه، كاليدا إيه، بروكا إس، وآخرون . (يناير 2017). "التأثير الوقائي للتبريد لبروتين ربط الجليد المشتق من بكتيريا القطب الجنوبي". مجلة فيبس . 284 (1): 163-177 . دوى : 10.1111/febs.13965 . اتش دي ال : 11581/397803 . بميد 27860412 . S2CID 43854468 .   
  37. ↑ باركر، ب. ف.، وتوماس، إ. (يونيو 2004). "أصل وبصمة وتأثير المناخ القديم للتيار القطبي الجنوبي". مراجعات علوم الأرض . 66 (1): 143-162 . Bibcode : 2004ESRv...66..143B . doi : 10.1016/j.earscirev.2003.10.003 . ISSN 0012-8252 . 
  38. 1 2 إيستمان، جيه تي (يناير 2005). "طبيعة تنوع أسماك القطب الجنوبي". علم الأحياء القطبي . 28 (2): 93-107 . Bibcode : 2005PoBio..28...93E . doi : 10.1007/s00300-004-0667-4 . ISSN 1432-2056 . S2CID 1653548 .  
  39. 1 2 تشين إل، ديفريز إيه إل، تشينغ سي إتش (أبريل 1997). "التطور التقاربي للبروتينات السكرية المضادة للتجمد في أسماك النوتوثينويد القطبية الجنوبية وسمك القد القطبي الشمالي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 94 (8): 3817-3822 . Bibcode : 1997PNAS...94.3817C . doi : 10.1073/pnas.94.8.3817 . PMC 20524. PMID 9108061 .  
  40. وانغ ، سين؛ أمورنويتاوات، ناتابول؛ جويتا، فوني؛ كاو، يو؛ دومان، جون جي؛ باسكال، تود أ؛ غودارد، ويليام أ؛ وين، شين (13 أكتوبر 2009). "الأرجينين، حمض أميني أساسي لتعزيز قدرة بروتين مضاد للتجمد في خنفساء Dendroides canadensis" . الكيمياء الحيوية . 48 (40): 9696-9703 . doi : 10.1021/bi901283p . ISSN 0006-2960 . PMC 2760095. PMID 19746966 .   
  41. ↑ وانغ، لي؛ دومان، جون ج. (31 يناير 2006). "بروتين شبيه بالثوماتين من يرقات خنفساء Dendroides canadensis يعزز نشاط البروتينات المضادة للتجمد". الكيمياء الحيوية . 45 (4): 1278-1284 . doi : 10.1021/bi051680r . ISSN 0006-2960 . PMID 16430224 .  
  42. 1 2 3 4 أمورنويتاوات، ناتابول؛ وانغ، سين؛ دومان، جون جي؛ وين، شين (ديسمبر 2008). "البولي كاربوكسيلات تعزز نشاط بروتين مضاد التجمد في الخنافس" . مجلة بيوشيميكا وبيوفيزيكا أكتا (BBA) - البروتينات والبروتيوميات . 1784 (12): 1942-1948 . doi : 10.1016/j.bbapap.2008.06.003 . ISSN 0006-3002 . PMC 2632549. PMID 18620083 .   
  43. 1 2 3 4 لي، ن.؛ أندورفر، ك.أ.؛ دومان، ج.ج. (أغسطس 1998). "تعزيز نشاط بروتين مضاد التجمد في الحشرات بواسطة مذيبات ذات كتلة جزيئية منخفضة" . مجلة علم الأحياء التجريبي . 201 (الجزء 15): 2243-2251 . Bibcode : 1998JExpB.201.2243L . doi : 10.1242/jeb.201.15.2243 . ISSN 0022-0949 . PMID 9662495 .  
  44. 1 2 غراهام إل إيه، ديفيز بي إل (يونيو 2021). " الانتقال الأفقي للجينات في الفقاريات: قصة مشكوك فيها" . اتجاهات في علم الوراثة . 37 (6): 501-503 . doi : 10.1016/j.tig.2021.02.006 . ISSN 0168-9525 . PMID 33714557. S2CID 232232148 .   
  45. ↑ تشين إل، ديفريز إيه إل، تشينغ سي إتش (أبريل 1997). "التطور التقاربي للبروتينات السكرية المضادة للتجمد في أسماك النوتوثينويد القطبية الجنوبية وسمك القد القطبي الشمالي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 94 (8): 3817-22 . Bibcode : 1997PNAS...94.3817C . doi : 10.1073/pnas.94.8.3817 . PMC 20524. PMID 9108061 .  
  46. ↑ ريموند، جيه. إيه.، لين، واي.، ديفريز، إيه. إل. (يوليو 1975). "مضادات التجمد من البروتينات السكرية والبروتينات في نوعين من أسماك ألاسكا". مجلة علم الحيوان التجريبي . 193 (1): 125-130 . Bibcode : 1975JEZ...193..125R . doi : 10.1002/jez.1401930112 . PMID 1141843 . 
  47. ↑ هارجنز ، أ. ر. (أبريل 1972). "مقاومة التجمد لدى الأسماك القطبية". مجلة ساينس . 176 (4031): 184-186 . Bibcode : 1972Sci...176..184H . doi : 10.1126/science.176.4031.184 . PMID 17843537. S2CID 45112534 .  
  48. ١ ٢ ٣ فيني، ر. إي.، ويه، ي. (١٩٧٨-٠١-٠١). أنفينسن، س. ب.، وإدسال، ج. ت.، وريتشاردز، ف. م. (محررون). "بروتينات مضادة للتجمد من دم الأسماك". التقدم في كيمياء البروتين . ٣٢. مطبعة أكاديمية: ١٩١-٢٨٢ . doi : 10.1016/s0065-3233(08)60576-8 . ISBN 978-0-12-034232-7PMID 362870​​ 
  49. ↑ غرايثر، ستيفن ب.؛ سايكس، برايان د. (14 يوليو 2004). "البقاء على قيد الحياة في البرد لدى الحشرات غير المتحملة للتجمد: بنية ووظيفة البروتينات المضادة للتجمد ذات البنية الحلزونية بيتا" . المجلة الأوروبية للكيمياء الحيوية . 271 (16): 3285-3296 . doi : 10.1111/j.1432-1033.2004.04256.x . PMID 15291806 . 
  50. ^ شياو، نان؛ سوزوكي، كيتا؛ نيشيميا، يوشيوكي؛ كوندو، هيديماسا؛ ميورا، عاي؛ تسودا، ساكاي؛ هوشينو ، تاموتسو (يناير 2010). "مقارنة الخصائص الوظيفية لاثنين من البروتينات المضادة للتجمد الفطرية من Antarctomyces psychrotropicus و Typhula ishikariensis: البروتين المضاد للتجمد من الفطريات غير المتجانسة" . مجلة فيبس . 277 (2): 394–403 . دوى : 10.1111/j.1742-4658.2009.07490.x . بميد 20030710 . S2CID 3529668 .  
  51. ↑ ريموند، جيه. إيه.، وديفريز، إيه. إل. (يونيو 1977). "تثبيط الامتصاص كآلية لمقاومة التجمد في الأسماك القطبية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 74 (6): 2589-2593 . Bibcode : 1977PNAS...74.2589R . doi : 10.1073/pnas.74.6.2589 . PMC 432219. PMID 267952 .  
  52. ↑ ريموند، جيه. إيه.، ويلسون، بي.، ديفريز، إيه. إل. (فبراير 1989). "تثبيط نمو الطبقات غير القاعدية في الجليد بواسطة مضادات التجمد المستخلصة من الأسماك" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 86 (3): 881-885 . Bibcode : 1989PNAS...86..881R . doi : 10.1073/pnas.86.3.881 . PMC 286582. PMID 2915983 .  
  53. ↑ يانغ دي إس، هون دبليو سي، بوبانكو إس، شو واي، سيثارامان جيه، هيو سي إل، سيتشيري إف (مايو 1998). "تحديد سطح ارتباط الجليد على بروتين مضاد للتجمد من النوع الثالث باستخدام خوارزمية "دالة التسطيح" . مجلة الفيزياء الحيوية . 74 (5): 2142-2151 . Bibcode : 1998BpJ....74.2142Y . doi : 10.1016/S0006-3495(98) 77923-8 . PMC 1299557. PMID 9591641 .  
  54. ↑ نايت، سي. أ.، تشينغ، سي. سي.، ديفريز، أ. ل. (فبراير 1991). "امتزاز ببتيدات مضادة للتجمد ذات بنية حلزونية ألفا على أسطح بلورات جليدية محددة" . مجلة الفيزياء الحيوية . 59 (2): 409-418 . Bibcode : 1991BpJ....59..409K . doi : 10.1016/S0006-3495(91)82234-2 . PMC 1281157. PMID 2009357 .  
  55. ↑ هايمت، أ.د.، وارد، ل.ج.، هاردينغ، م.م.، نايت، س.أ. (يوليو 1998). "مضاد تجمد سمك الفلوندر الشتوي المُستبدل بالفالين: الحفاظ على التخلف في نمو الجليد" . رسائل FEBS . 430 (3): 301-306 . Bibcode : 1998FEBSL.430..301H . doi : 10.1016/S0014-5793(98)00652-8 . PMID: 9688560. S2CID : 42371841 .  
  56. 1 2 3 تشو كيه سي (يناير 1992). "بنية البروتين المضاد للتجمد المُحسَّنة طاقيًا وآلية ارتباطه". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 223 (2): 509-17 . doi : 10.1016/0022-2836(92)90666-8 . PMID 1738160 . 
  57. ↑ ديفريز، أ. ل.، وولشلاغ ، د. إ. (مارس 1969). "مقاومة التجمد لدى بعض أسماك القطب الجنوبي". مجلة ساينس . 163 (3871): 1073-1075 . رمز Bibcode : 1969Sci...163.1073D . doi : 10.1126/science.163.3871.1073 . PMID 5764871. S2CID 42048517 .  
  58. ↑ ديفريز، أ. ل.، كوماتسو، س. ك.، فيني، ر. إ. (يونيو 1970). "الخواص الكيميائية والفيزيائية للبروتينات السكرية الخافضة لنقطة التجمد من أسماك القطب الجنوبي" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 245 (11): 2901-2908 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)63073-X . PMID 5488456 . 
  59. ^ Urrutia ME، Duman JG، Knight CA (مايو 1992). “بروتينات التباطؤ الحراري النباتي”. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – بنية البروتين والإنزيمات الجزيئية . 1121 ( 1– 2): 199– 206. دوى : 10.1016/0167-4838(92)90355-ح . بميد 1599942 . 
  60. ↑ دومان جي جي، أولسن تي إم (1993). "نشاط بروتين التخلف الحراري في البكتيريا والفطريات والنباتات المتنوعة وراثيًا" . علم الأحياء التجميدي . 30 (3): 322-328 . doi : 10.1006/cryo.1993.1031 .
  61. ↑ كلارك سي جيه، باكلي إس إل، ليندنر إن (2002). "بروتينات هيكلة الجليد - اسم جديد لبروتينات مضادة للتجمد". رسائل التبريد . 23 (2): 89-92 . PMID 12050776 . 
  62. ↑ بريسانيني د. "Gelato OGM. Ma quando mai! Anche il formaggio allora..." Scienza in cucina . ليسبريسو . تم الاسترجاع في 6 يوليو 2022 .
  63. ↑ ميريت ن (31 يوليو 2007). "بروتين يونيليفر يحصل على موافقة المملكة المتحدة" . ديري ريبورتر .
  64. ↑ ثورينغتون ر (18 سبتمبر 2014). "هل يمكن أن يكون الآيس كريم لذيذًا وصحيًا؟" . مجلة إمباكت . جامعة نوتنغهام.
  65. ↑ دورتش إي (2006). "خميرة معدلة وراثيًا على شكل سمكة تُستخدم في صناعة الآيس كريم" . شبكة المزارعين المهتمين . مؤرشف من الأصل في 14 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 9 أكتوبر 2006 .
  66. ↑ موسكين ج (26 يوليو 2006). "آيس كريم كريمي وصحي؟ ما السر؟" . صحيفة نيويورك تايمز .
  67. ↑ ريغاند أ، غوف إتش دي (يناير 2006). "تثبيط إعادة تبلور الجليد في الآيس كريم وتأثير بروتينات هيكلة الجليد المستخلصة من عشبة القمح الشتوية" . مجلة علوم الألبان . 89 (1): 49-57 . doi : 10.3168/jds.S0022-0302(06)72068-9 . PMID 16357267 . 
  68. ↑ سيليك واي، غراهام إل إيه، موك واي إف، بار إم، ديفيز بي إل، براسلافسكي آي (2010). "التسخين الفائق للجليد في وجود بروتينات ربط الجليد" . مجلة الفيزياء الحيوية . 98 (3): 245أ. رمز Bibcode : 2010BpJ....98..245C . doi : 10.1016/j.bpj.2009.12.1331 .* ملخص المقال: "دراسة جديدة تكشف أن البروتينات المضادة للتجمد قادرة على إيقاف ذوبان الجليد" . Physorg.com . 1 مارس 2010.
  69. ^ مارك سي (24 يونيو 2021). "Desvirus pour imiter lesprotéines antigel/" .

للمزيد من القراءة

  • هايمت، أ.د.، وارد، ل.ج.، هاردينغ، م.م. (1999). "بروتينات 'مضادة للتجمد' في سمك الفلوندر الشتوي: تخليق وتثبيط نمو الجليد لنظائر تستكشف الأهمية النسبية للتفاعلات الكارهة للماء والروابط الهيدروجينية". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 121 (5): 941-948 . doi : 10.1021/ja9801341 . ISSN 0002-7863 . 
  • سيتشيري ف، يانغ د.س. (يونيو 1995). "بنية وآلية ارتباط بروتين مضاد للتجمد من سمك الفلوندر الشتوي بالجليد". مجلة نيتشر . 375 (6530): 427-431 . Bibcode : 1995Natur.375..427S . doi : 10.1038 / 375427a0 . hdl : 11375/7005 . PMID 7760940. S2CID 758990 .