Molekuly vázající led zastavují růst ledu

Simulace, které opouštějí led, lze nalézt v místě vazby ledu hyperaktivního nemrznoucího proteinu z brouka Tenebrio molitor, TmAFP. Uznání: Pavithra M. Naullage

Některé molekuly se pevně váží na povrch ledu a vytvářejí zakřivené rozhraní, které může zastavit další růst ledu. Některé druhy hmyzu, rostlin a tvorů žijících v moři obsahují bílkovinné molekuly této třídy, které fungují jako přírodní nemrznoucí látky a umožňují organizmům odolat teplotám pod bodem mrazu.

na The Journal of Physical Physicsprostřednictvím publikace AIP Publishing vědci uvedli výpočetní přístup k modelování vazby ledu pomocí techniky předpětí k usnadnění simulace ledu.

Nemrznoucí proteiny fungují vazbou na existující rozhraní mezi ledem a kapalnou vodou. Výsledný zakřivený povrch zastaví růst ledu. Existují také ledové jaderné molekuly, které začínají tvořit led z podchlazené kapalné vody.

Stejné zázraky vyžadují pochopení toho, jak se molekuly vážou na led. Porozumění vazbě ledu je nezbytné pro různé aplikace, jako je kryokonzervace orgánů a modelování klimatu, ale neexistují žádné výpočetní metody, které by tento jev účinně zvrátily a které přetrvávají dodnes.

„Hlavní výhodou simulační metody sim-biasing je, že současně identifikuje povrch, který váže led, povrch ledu, na který se váže, a metodu vázání,“ říká autorka Valeria Molinero.

Vyšetřovatelé vytvořili dva různé modely. Jeden rozdíl je všeatom model obsahující všechny atomy kapalné a ledové fáze vody a molekulární třídu nemrznoucí směsi. Další studovaný jiný model se nazývá tlustý model, který šetří výpočetní zdroje smícháním atomů ve více jednoduchých strukturách.

Studie se zaměřila na řadu molekul vázajících led, včetně polyvinylalkoholu, syntetického inhibitoru rekrystalizace ledu, a také přírodních nemrznoucích proteinů, jako je například brouk Tenebrio molitor. Proteiny představují simulační výzvu, protože mají velmi malé povrchy vázané na led. To omezuje množství ledových krystalů, které mohou vázat.

Některé systémy mají více než jedno místo, kde se může vázat led. To je důvod pro přirozenou nemrznoucí bílkovinu v rozsivce mořského ledu Frailariopsis cylindrus. Aby zjistili, zda takový protein má více než jeden vazebný led, IBS, vědci vyvinuli metodu, kterou nazývají „čepice a opakování“.

„V této strategii nejprve vytvoříme simulované zkreslení pro detekci IBS. Dále zahrneme IBS, abychom zabránili jeho tvorbě na ledu, a provedeme druhou simulaci předpětí pro detekci. .

Metody vyvinuté v této studii ukazují slibné pro mnoho aplikací, včetně hledání molekul na ochranu studených tkání při skladování, zlepšení porozumění přírodním nemrznoucím proteinům a klimatických modelů, kde hraje důležitou roli jaderný led v atmosféře.

Odkaz: „Dobrý výpočet metody identifikace ledových vazeb na povrchu a způsobu, jakým váží led“, autor: Pavithra M. Naullage, Atanu K. Metya a Valeria Molinero, 3. listopadu 2020, Journal of Physical Physics.
DOI: 10.1063 / 5.0021631

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Lipidy na membráně mozkových buněk jsou kvůli léčbě Alzheimerovy choroby většinou přehlíženy

Byly vytvořeny vazby mezi lipidovou nerovnováhou a onemocněním, kdy změny lipidů zvyšují tvorbu amyloidových plaků, což je rys Alzheimerovy choroby. Tato nerovnováha inspirovala...

Astrofyzici jsou překvapeni neočekávanými účinky černých děr mimo jejich vlastní galaxie

Umělecká kompozice supermasivní černé díry, která reguluje vývoj jejího prostředí. Autor obrázku: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) a Dylan Nelson (Illustris-TNG) Ve středu téměř každé...

Největší australský dinosaurus – jižní titán – právě vstoupil do knih rekordů!

Australotitan cooperensis, „Southern Titan of the Cooper“. Fotografický kredit: Vlad Konstantinov, Scott Hocknull © Eromanga Natural History Museum Co je to basketbalové hřiště tak...

„Paralelní reaktory“ na bázi fotonických krystalových vláken odhalují kolektivní analogie hmotných a solitárních molekul

A. Schéma paralelních optických solitonových reaktorů založené na dutině prstencového vláknového laseru s režimem blokování. Časová optomechanická (OM) mříž umožněná fotonickými krystalovými...

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Newsletter

Subscribe to stay updated.