科学家揭示抗冻蛋白对冰晶成核的分子机制

抗冻蛋白是生活在寒冷区域的生物经过长期自然选择进化产生的一类用于防止生物体内结冰而导致生物体死亡的功能性蛋白质。对于抗冻蛋白抗冻机制的研究有助于揭开冰晶成核、生长和冰晶形貌调控的分子层面的机理。因而,自上世纪60年代首次发现抗冻蛋白以来,科研人员对这类蛋白的抗冻机制进行了近半个世纪的研究。但是,科研人员对抗冻蛋白调控冰晶成核的机制一直有争议,即有些科研人员认为抗冻蛋白能促进冰核的形成,而另一些科研人员认为抗冻蛋白可以抑制冰核的生成。 在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下,中科院化学研究所研究员王健君课题组与中科院上海应用物理研究所副研究员王春雷、研究员方海平和新疆大学教授马纪合作,根据抗冻蛋白的冰结合面 (ice-binding face)和非冰结合面 (non-ice-binding face)具有截然不同官能团的特性,将抗冻蛋白定向固定于固体基底,选择性地研究了抗冻蛋白冰结合面与非冰结合面对冰核形成的影......阅读全文

关于抗冻蛋白质的简介

  这些多肽能保证这些物种在零下温度环境下生存。AFP结合到小的冰晶上,阻止冰的结晶化和晶体的生长,不然,将会对那些生命物种是致命的。越来越多的证据表明,AFP与哺乳动物细胞膜相互作用保护细胞膜不会被冻坏。关于不冻蛋白的研究提示ATF参与生物体对冷气候的适应过程。  不像广泛使用的汽车抗冻剂,乙二醇

简述抗冻蛋白质的作用机制

  人们认为AFP抑制冰晶的生长是靠一种吸附–抑制机制。它们被吸附到冰的非底平面,从而,从热力学角度不利于冰的生长。在一些AFP上存在平的、刚性表面看来有利于该AFP与冰通过范德华力(Van der Waals force)发生表面互补性相互作用。

抗冻蛋白质的结合机制介绍

  根据鱼类美洲拟鲽中的不冻蛋白质的结构和功能的研究,展示出I型AFP分子的抗冻机制是由于AFP是通过它的四个苏氨酸残基的羟基与沿着冰的晶格方向的氧之间形成的氢键以拉链式样结合到冰的成核结构上。因而,停止或抑制冰的金字塔表面的生长,这样降低冰点。上述机制可以用来阐明具有下列两个共同的特性的其他抗冻蛋

关于抗冻蛋白质的进化介绍

  APF显著的多样性和分布提示进化成不同类型是相应1-2百万年前在北半球发生和1千万-3千万年前在南极发生的海平面冰川作用的结果。这种独立发展的相似的适应化叫做趋同演化(进化)。为什么许多类型的AFP尽管它们具有多样性,但是却能执行相同的功能。这有两个原因:  1、尽管冰是统一由氧和氢构成的,它有

简述抗冻蛋白质的热滞后现象

  AFP所产生的熔点和冰点间的差值叫做热滞后。在固态的冰和液态的水之间的界面上加入AFP阻止冰晶生长的热力学的有利条件。从动力学角度讲,AFP覆盖住水进入冰的表面。  热滞后在实验室里很容易用纳升渗透压计(nanolitre osmometer)测量。不同的生物体具有不同的热滞后值。最大的热滞后值

研究:超级计算机揭秘动植物抗冻蛋白

  澳大利亚科学家日前发现了农业使用的天然抗冻蛋白,不光可以保护农作物免受霜冻损害,甚至可以延长捐赠器官的保质期。  据澳大利亚广播公司报道,抗冻蛋白通常用于防止冰层增厚,以及保护动植物在零度以下极冷环境下存活,如生活在南极冻水中的鱼类。  这项研究成果被发布在《电子生活》期刊上,研究由维多利亚州生

抗冻蛋白质的耐冻和防冻的介绍

  含AFP的物种可以分为一下几类:   防冻,或叫避冻类(Freeze avoidant):这些物种能保护它们的体液,防止冻到一起。一般说来,在极冷的温度下AFP功能会受损,导致冰晶的迅速增长,以至生物体死亡。   耐冻类 (Freeze tolerant):这些物种在体液冻结时,仍能生存。一

科学家揭示抗冻蛋白对冰晶成核的分子机制

  抗冻蛋白是生活在寒冷区域的生物经过长期自然选择进化产生的一类用于防止生物体内结冰而导致生物体死亡的功能性蛋白质。对于抗冻蛋白抗冻机制的研究有助于揭开冰晶成核、生长和冰晶形貌调控的分子层面的机理。因而,自上世纪60年代首次发现抗冻蛋白以来,科研人员对这类蛋白的抗冻机制进行了近半个世纪的研究。但是,

科学家在仿生抗冻蛋白领域取得新进展

  低温冷冻保存是上个世纪70年代迅速发展起来的一种在低温或超低温条件下保存细胞、组织和器官等生物材料的技术,能够有效保证生物材料的遗传和形态稳定性,在生物学、医学、农学等领域具有广泛的应用前景。然而在低温保存过程中冰晶的不可控生长会大大损伤细胞等保存对象。目前采用的冷冻保存液,比如甘油、二甲基亚砜

中国科学家揭示抗冻蛋白对冰晶成核的分子机制

12月28日,记者从中科院化学所获悉,该所绿色印刷院重点实验室研究员王健君与中科院上海应物所副研究员王春雷、研究员方海平和新疆大学教授马纪合作,揭示了抗冻蛋白的不同面对冰核形成分子层面的机制。这一结果发表在近日出版的上。 抗冻蛋白是生活在寒冷区域的生物经过长期自然选择进化产生的一类用于防止

科学家发现颠覆传统观念的新型抗冻蛋白

  Maxi的四个螺旋束结构。Credit: Science 14 February 2014: Vol. 343 no. 6172 pp. 795-798 DOI: 10.1126/science.1247407   2014年2月16日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,来自加拿大皇

中科院化学所在仿生抗冻蛋白领域取得新进展

  最近,中科院化学所和中科院上海应用物理所研究者合作,基于抗冻蛋白能使生活于寒冷地区的生物体避免冰冻造成危害的特性,深入研究了抗冻蛋白能够有效地降低结冰温度、抑制冰晶生长和重结晶的作用机制。他们发现这类蛋白的冰吸附面上亲疏水相间官能团(甲基和羟基)的有序排列,使其表面形成类冰水,从而能够选择性吸附

关于β螺旋的结构介绍

  第一个被发现的β螺旋结构是在酶的果胶酸裂解酶中,其中包含一七转螺旋,达到34Å(3.4 nm)长。P22噬菌体的tailspike蛋白,拥有一个13圈的螺旋,由其构成的同源三聚体达到了200Å(20 nm)的长度。它的内部密集,无中心孔,包含了疏水残基和通过盐桥中和的带电残基。  果胶裂解酶和P

天然的抗冻剂催生新的细菌冷冻保存技术

  华威大学化学系和华威医学院的研究人员近日开发出一种新方法,利用极地生物中的天然抗冻蛋白来冷冻保存各种细菌。他们发现这种蛋白模拟物能够减慢冰晶的形成,并防止冰晶破坏细菌细胞。  这种新颖的方法前不久发表在《Biomacromolecules》杂志上。它有望应用于生命科学研究中各种细菌的保存以及食品

遗传发育所基因新功能化机制研究取得新进展

  众所周知,基因加倍是新基因产生的主要原因。然而,为什么大多数加倍后的基因在进化过程中消失,而只有少数加倍后的拷贝被保留了下来并形成新的功能呢?进化生物学家们曾提出了两个模型试图解释新功能的起源,一是Mutation During Non-functionality (MDN)模型,

科学家质疑海洋冰藻的冰结合蛋白的机制

  北海道大学和Alfred Wegener研究所联合发布新闻,科学家们发现海洋冰藻的冰结合蛋白(ice-binding protein,fcIBP)并不适用于传统的冰结合蛋白分类,表明其抗冻背后的机制是未知的。  生活在寒冷地带的生物会生产冰结合蛋白(抗冻蛋白)防止自身冻死。这种蛋白被分为两类:极

概述脯氨酸的牙釉质的修复作用

  根据伊利诺斯大学一项最新的研究 [5] ,在牙釉质的蛋白中心,一种简单氨基酸的重复,使得牙齿更加坚固并更富有弹性。  在两栖动物和动物模型中,研究人员比较了脯氨酸的重复。他们发现,当重复片段较短时,比如在青蛙中,牙齿将不会产生牙釉质棱柱(enamel prism),这些结构对牙齿的坚固很重要。相

极端低温下新疆沙冬青蛋白质组学研究取得新进展

极端低温下新疆沙冬青差异蛋白质点图谱  新疆沙冬青源于第三纪,为亚洲中部荒漠地区唯一的常绿阔叶灌木,抗寒和耐旱,能耐-30℃以下的低温,是我国特种植物化学成分(如抗冻蛋白AFP)研究、提取和转接的珍贵材料,已被列为国家二级濒危保护植物。  中科院新疆生态与地理研究所吐鲁番沙漠植物园尹

不同的细胞保护剂有什么区别?

不同的细胞保护剂在作用机制、适用范围和使用注意事项等方面存在区别,以下是一些常见细胞保护剂的区别:二甲基亚砜(DMSO):作用机制:能穿透细胞膜进入细胞内部,降低冰点,提高细胞膜对水的通透性,减少冰晶形成,从而减轻细胞损伤。适用范围:广泛应用于多种细胞类型的冻存,包括干细胞、淋巴细胞等。注意事项:具

关于糖蛋白的生物学功能—寡糖链的关键作用

  淋巴细胞正常情况应归巢到脾脏,而切去唾液酸后,结果竟然归巢到了肝脏。在原核中表达的真核基因,无法糖基化。糖蛋白可以是胞溶性的,也可以是膜结合型的,可以存在于细胞内在也可存在于细胞间质中。糖蛋白在动植物中较为典型,脊柱动物中糖蛋白尤为丰富,如金属转运蛋白(转铁蛋白)、血铜蓝蛋白,凝血因子、补体系统

脯氨酸实验用途

脯氨酸以天然存在形式,胶原的主要成分之一。DL-型以明胶为原料,经盐酸水解等多步处理后可制得该品盐酸盐。为生化试剂,用于生化及营养研究,微生物试验,制备培养基。L-型以L-谷氨酸与无水乙醇酯化、还原而制得。质的修复作用根据伊利诺斯大学一项最新的研究,在牙釉质的蛋白中心,一种简单氨基酸的重复,使得牙齿

脯氨酸的实验用途和质的修复作用

  1、实验用途  脯氨酸以天然存在形式,胶原的主要成分之一。DL-型以明胶为原料,经盐酸水解等多步处理后可制得该品盐酸盐。为生化试剂,用于生化及营养研究,微生物试验,制备培养基。L-型以L-谷氨酸与无水乙醇酯化、还原而制得。  2、质的修复作用  根据伊利诺斯大学一项最新的研究,在牙釉质的蛋白中心

低温及土壤含水量对小麦生理状况的影响

不同植物种类、同种植物的不同品种对低温的抗性不同,在可承受的低温下植物体内会发生许多生理生化变化及诱导抗寒基因或抗冻蛋白的形成来适应低温逆境,但随着低温的不断下降及低温时间的延长,植物便会死亡,因此,通过植物受低温胁迫后恢复生长的能力(返青率)可以直接来判断其抗寒能力。另外,土壤水 分含量也会对植物

我国发现茶树响应“倒春寒”的乙烯信号和钙离子信号机制

  近年来随着茶树早生品种的广泛种植,低温尤其是“倒春寒”对茶叶生产的影响越来越大,“倒春寒”已经成为我国茶叶生产的主要灾害气候因子之一,解决“倒春寒”问题已成为我国茶叶界共同关注的重要难题及热点。近期,我所茶树遗传育种团队利用转录组学、代谢组学等技术手段,在茶树新梢响应“倒春寒”的分子调控机理研究

28℃下放1.5小时不结冰!仿生抗结冰水凝胶

  在输电设备、飞行器、船舶以及道路等物体表面不希望的结冰会造成严重的经济、能源、安全问题和环境危害。冰的形成过程复杂多样,从成核到随后的传播到最后的粘附,最终形成不同的冰晶,这给面对不同结冰情况设计不同的抗结冰材料带来了很大的困难。为了解决这些问题,研究人员发展了多样的抗结冰策略,但是这些抗结冰策

要说糖蛋白的生物学功能

  (1)糖蛋白携带某些蛋白质代谢去向的信息。糖蛋白寡糖链末端的唾液酸残基,决定着某种蛋白质是否在血流中存在或被肝脏除去的信息。  A.脊椎动物血液中的铜蓝蛋白。肝细胞能降解丢失了唾液酸的铜蓝蛋白,唾液酸的消除可能是体内“老”蛋白的标记方式之一。  B.红细胞。新生的红细胞膜上唾液酸的含量远高于成熟

糖蛋白(3)

生物学功能携带蛋白质代谢去向信息糖蛋白寡糖链末端的唾液酸残基,决定着某种蛋白质是否在血流中存在或被肝脏除去的信息。A.脊椎动物血液中的铜蓝蛋白。肝细胞能降解丢失了唾液酸的铜蓝蛋白,唾液酸的消除可能是体内“老”蛋白的标记方式之一。B.红细胞。新生的红细胞膜上唾液酸的含量远高于成熟的红细胞膜。用唾液酸酶

糖蛋白的生物学功能介绍

  携带蛋白质代谢去向信息  糖蛋白寡糖链末端的唾液酸残基,决定着某种蛋白质是否在血流中存在或被肝脏除去的信息。  A.脊椎动物血液中的铜蓝蛋白。肝细胞能降解丢失了唾液酸的铜蓝蛋白,唾液酸的消除可能是体内“老”蛋白的标记方式之一。  B.红细胞。新生的红细胞膜上唾液酸的含量远高于成熟的红细胞膜。用唾

化学所在离子调控冰晶重结晶研究中取得系列进展

  结冰是自然界中常见的相变过程。近地面的冰晶能够为诸多化学反应提供必要的反应界面与反应载体,进而深刻影响地表环境变化与地质结构变迁。结冰同时也是生命、大气、海洋、环境和航天航空等领域重要的科学问题,长期以来受到科学家的高度重视。  在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下,中国科学院化学研

AI融合赋能-四大主题深耕,第三届天津生物及临床质谱论坛圆满召开!

  2025年10月24日,由(国家级)天津经济技术开发区生物医药产教联合体,分析测试百科网(安特百科(北京)技术发展有限公司)联合主办的第三届天津生物及临床质谱论坛在天津圆满举办。此次论坛获得了多家单位的鼎力协助与大力支持,以“AI融合”作为核心议题,深度且全面地聚焦于AI技术怎样为质谱技术创新注