Antivrieseiwitten voorkomen ook dat warm ijs smelt

De eiwitten die ervoor zorgen dat vissen in de poolgebieden niet bevriezen, blijken ook omgekeerd te werken: ze voorkomen niet alleen dat water bij temperaturen onder het normale vriespunt ijs wordt, maar ook dat eenmaal gevormd ijs boven het nulpunt smelt. Dat wijst erop dat de de eiwitten stevig aan ijskristallen gebonden zijn en dat zo’n binding tussen het eiwit en een beginnend ijskristal blijkbaar essentieel is voor de werking ervan (Proceedings of the National Academy of Sciences). In de zeeën rond de polen kan de temperatuur van het zeewater permanent beneden het vriespunt liggen. Vissen zonder een dosis antivries in het lichaam, zouden niet kunnen overleven. Ze maken daarom gebruik van speciale eiwitten die ijsvorming weten te voorkomen of die de schade ten gevolge van bevriezing beperkt houden. Hoewel dit soort eiwitten al zo’n veertig jaar geleden werden ontdekt, is het mechanisme waarop ze werken nog altijd niet opgehelderd.

In 1989 voorspelden twee Amerikaanse biologen dat ijskristallen in een oplossing van antivrieseiwitten niet zouden smelten, zelfs bij watertemperaturen boven het vriespunt. Het is echter niet makkelijk om dat in de praktijk vast te stellen, omdat je waarnemingen moet doen aan minuscule, beginnende ijskristallen ter grootte van maar een paar duizendste millimeter. Yeliz Celik van de universiteit van Ohio en collega’s uit Canada en Israël hebben daarvoor nu een speciale microscoop gebouwd. Door de antivrieseiwitten te koppelen aan een fluorescerend label konden ze deze ook in beeld brengen. Ze lieten zien dat de ijskristallen inderdaad tot wel een halve graad boven het nulpunt stabiel zijn. Dat is alleen maar te verklaren door aan te nemen dat de eiwitten aan het oppervlak gebonden zijn. De sterkte van de binding bleek bovendien samen te hangen met de effectiviteit van het antivrieseiwit: sommige bieden bescherming in water van wel tien graden onder nul, terwijl andere het al bij één graad onder nul laten afweten. Eerder was al wel vastgesteld dat antivrieswitten die aan de buitenkant vlak zijn veel effectiever zijn dan bolvormige eiwitten. Ook dat duidt erop dat er zich een binding moet vormen tussen eiwit en een beginnend ijskristal.

Rob van den Berg