Imagem do peixe Macropteris maculatus e da estrutura da proteína anticongelante (Credit: Konrad Meister)
Investigadores da Universidade de Bochum-Ruhr (RUB), na Alemanha, descobriram como é que os peixes do Oceano Árctico conseguem a proeza de não ficarem congelados - possuem um anticongelante natural que funciona de forma a evitar que congelem até à morte, nas águas geladas. O estudo liderado por Martina Havenith vem publicado no «Journal of American Chemical Society».
Como funciona?
As águas do Oceano Ártico não costumam variar além dos 0°C, e o ponto de congelamento do sangue dos peixes é de 0.9 °C. Portanto, se não existisse um sistema anticongelante, os peixes morreriam. No sangue do peixe encontra-se uma proteína anticongelante (AFP - Antifreeze Protein), esta, afecta as moléculas da água, em redor do seu corpo, de modo a que permaneça fluida. Não existe nenhuma ligação química entre a proteína e água – a mera presença da primeira é suficiente.
Há pelo menos 50 anos, que estas proteínas foram encontradas no sangue destes animais e funcionam melhor do que qualquer anticongelante doméstico; no entanto, a forma como agem é que ainda não estava clara.
A equipa de investigação recorreu a uma técnica especial – a espectroscopia de terahertz –, para desvendar o mecanismo subjacente a este efeito. Com a radiação terahertz, o movimento colectivo das moléculas de água e proteínas podem ser gravadas. Desta forma, é possível mostrar uma espécie de dança permanente das moléculas (em água líquida), e, posteriormente, como é que vão introduzindo novos efeitos mais ordenados, na presença das proteínas. Inicialmente, “parece uma dança de discoteca que se transforma num minuete [dança em compasso]”, refere Havenith.
Os objectos das investigações em curso foram as glicoproteínas anticongelantes de uma marlonga (Dissostichus mawsoni), pescada durante uma expedição à Antárctida pelo norte-americano Arthur L. Devries, um dos parceiros do estudo. “Verificamos que a proteína tem um efeito especial de longo alcance sobre as moléculas de água em torno delas. É uma espécie de dinâmica camada de hidratação prolongada", acrescenta o co-autor Konrad Meister.
Segundo Martina Havenith, “o efeito que impede a cristalização do gelo, é ainda mais pronunciado em baixas temperaturas do que à temperatura ambiente”. Contudo, para congelar a água seria necessário que estivessem bastante baixas. Através da ‘complexação da AFP’ por borato reduziram fortemente a actividade anticongelante. Neste caso, também não encontraram nenhuma alteração na dança terahertz.
Os resultados fornecem evidências de como um novo modelo de glicoproteínas pode evitar que a água congele. Ou seja, a actividade anticongelante não é conseguida através de uma única ligação molecular entre a proteína e água, mas porque a AFP perturba o solvente aquoso a longas distâncias. O estudo demonstrou, pela primeira vez, uma relação directa entre a função de uma proteína e sua assinatura na faixa de terahertz.
Como funciona?
As águas do Oceano Ártico não costumam variar além dos 0°C, e o ponto de congelamento do sangue dos peixes é de 0.9 °C. Portanto, se não existisse um sistema anticongelante, os peixes morreriam. No sangue do peixe encontra-se uma proteína anticongelante (AFP - Antifreeze Protein), esta, afecta as moléculas da água, em redor do seu corpo, de modo a que permaneça fluida. Não existe nenhuma ligação química entre a proteína e água – a mera presença da primeira é suficiente.
Há pelo menos 50 anos, que estas proteínas foram encontradas no sangue destes animais e funcionam melhor do que qualquer anticongelante doméstico; no entanto, a forma como agem é que ainda não estava clara.
A equipa de investigação recorreu a uma técnica especial – a espectroscopia de terahertz –, para desvendar o mecanismo subjacente a este efeito. Com a radiação terahertz, o movimento colectivo das moléculas de água e proteínas podem ser gravadas. Desta forma, é possível mostrar uma espécie de dança permanente das moléculas (em água líquida), e, posteriormente, como é que vão introduzindo novos efeitos mais ordenados, na presença das proteínas. Inicialmente, “parece uma dança de discoteca que se transforma num minuete [dança em compasso]”, refere Havenith.
Os objectos das investigações em curso foram as glicoproteínas anticongelantes de uma marlonga (Dissostichus mawsoni), pescada durante uma expedição à Antárctida pelo norte-americano Arthur L. Devries, um dos parceiros do estudo. “Verificamos que a proteína tem um efeito especial de longo alcance sobre as moléculas de água em torno delas. É uma espécie de dinâmica camada de hidratação prolongada", acrescenta o co-autor Konrad Meister.
Segundo Martina Havenith, “o efeito que impede a cristalização do gelo, é ainda mais pronunciado em baixas temperaturas do que à temperatura ambiente”. Contudo, para congelar a água seria necessário que estivessem bastante baixas. Através da ‘complexação da AFP’ por borato reduziram fortemente a actividade anticongelante. Neste caso, também não encontraram nenhuma alteração na dança terahertz.
Os resultados fornecem evidências de como um novo modelo de glicoproteínas pode evitar que a água congele. Ou seja, a actividade anticongelante não é conseguida através de uma única ligação molecular entre a proteína e água, mas porque a AFP perturba o solvente aquoso a longas distâncias. O estudo demonstrou, pela primeira vez, uma relação directa entre a função de uma proteína e sua assinatura na faixa de terahertz.
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Photo credits: A.S.I.N.
