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

Znepokojující nový důkaz, že vakcíny COVID-19 jsou méně účinné než nové varianty koronaviru

Asistentka lékaře Philana Liang připravuje láhev vakcíny COVID-19 na Lékařském kampusu University of Washington. Nový výzkum na Lékařské fakultě University of Washington v...

Rad solární chlazení – solární ohřev z jednoho systému. Není nutná elektřina

Systém snížil teplotu uvnitř testovacího systému ve venkovním prostředí vystaveném přímému slunečnímu záření o více než 12 stupňů Celsia (22 stupňů Fahrenheita). Půjčka...

Odkrytý 260 milionů let starý zabiják

Živá rekonstrukce anteosaura útočícího na býložravého moschognatha. Fotografický kredit: Alex Bernardini (@SimplexPaleo) 260 milionů let starý dravec Anteosaurus, dříve považován za těžkého, pomalého a...

Fyzici částic řeší problémy, které „sledují“ více než 20 let

Obrázek ukazuje dráhu paprsku, který prochází měděným vysokofrekvenčním kvadrupólem, černým dipólovým magnetem a štěrbinovým měřicím systémem na detektoru částic. Strukturální složitost paprsku se...

Paleontologové řeší 150 let starou záhadu – a objevují novou skupinu hmyzu

Křídlo nového druhu Okanagrion hobani z fosilního naleziště McAbee v Britské Kolumbii je samoobslužným hmyzem nového podřádu Cephalozygoptera. Kredit: Copyright Zootaxa, použitý v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.