Sobrevivir al frío

(Comunicado por la Universidad Hebrea de Jerusalem)

La producción de proteínas anticongelantes es una de las principales rutas evolutivas tomadas por una variedad de organismos, incluyendo peces, insectos, bacterias, plantas y hongos. La comprensión de cómo funciona este mecanismo no sólo es importante en sí mismo, sino que también tiene implicaciones importantes para mejorar la seguridad alimenticia mundial y la producción de medicamentos; por lo tanto, los investigadores de Israel, Canadá y los EE.UU están estudiando el proceso de la misma.

El Dr. Ido Braslavsky, de la Universidad Hebrea de Jerusalem, junto a la Universidad de Ohio en los EE.UU., en colaboración con el Prof. Peter L. Davies de la Universidad Queens de Ontario, Canadá y el Prof. Alex Groisman de la Universidad de California (San Diego, CA.) son los encargados de llevar adelante esta investigación, enigma de las proteínas AFP.

A pesar que el tema ya está siendo investigado hace más de medio siglo, el mecanismo de la actividad de las proteínas anticongelantes naturales aún no es claro. Uno de los debates en la comunidad académica refiere a la química y física detrás de las interacciones de las proteínas anticongelantes con el hielo. En particular, existe la discusión sobre si la unión de las proteínas al hielo es reversible y si la presencia de estas proteínas es necesaria para la prevención del crecimiento del hielo.

El desafío de responder estas preguntas deriva en una variedad de problemas técnicos asociados con el crecimiento y el seguimiento de pequeños cristales de hielo en un entorno que imita el entorno de las proteínas anticongelantes en la naturaleza.

Los investigadores de la Universidad Hebrea estudiaron la proteína anticongelante del gusano de la harina amarilla. Esta proteína es un hiperactivo AFP con una potencia, para detener el crecimiento de hielo, que es cientos de veces mayor que la potencia de las AFP de los peces y las plantas.

En el estudio, publicado en la revista americana PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), el equipo internacional de investigadores creó una versión bioquímica de un marcador fluorescente de la proteína AFP que permitió la observación directa bajo el microscopio. Ellos inyectaron esta proteína en dispositivos especiales diseñados para microfluidos con canales diminutos.

Los dispositivos de microfluidos se colocaron en las unidades de refrigeración con un control de la temperatura de miles de grados, de modo tal que los cristales de hielo de 20 a 50 micrómetros pueden ser cultivados y fundidos de manera controlable, todo bajo observación microscópica.

Por el uso de este sistema especializado, los investigadores demostraron que el crecimiento del hielo y su incubación en una solución anticongelante sigue siendo recubierto con la proteína y por lo tanto protegido. Además, las AFPs se unieron fuerte y directamente al hielo, como para evitar que el hielo crezca incluso después que no se registrara presencia alguna de la proteína en la solución.

La importancia de los hallazgos publicados en este estudio no es sólo a nivel científico, sino también práctico. Por ejemplo, las AFPs del pescado ya se utilizan en el bajo congelamiento de grasa, para evitar la recristalización de hielo, manteniendo de este modo una textura suave y cremosa. Según los investigadores, estas proteínas se podrían utilizar en otros alimentos congelados para mantener la textura deseada sin grasas adicionales.

En la medicina, las proteínas AFPs se pueden utilizar para mejorar la calidad del esperma, óvulos y embriones que son almacenados en un estado de congelamiento, y para enfriamiento o crio-conservación de órganos (congelación a temperaturas extremadamente bajas) para el caso de trasplantes. También pueden ser utilizadas en criocirugía y en agricultura.

Otros estudios sobre las AFPs se centran en la creación de cepas de plantas recombinantes y peces con mejores tasas de supervivencia en condiciones de frío y deshidratación.

Respecto a esto, los investigadores consideran que tales cultivos recombinantes pueden mejorar la dispersión de los alimentos en el mundo.