Организмы, у которых среда обитания находится в зоне пониженных температур, выживают благодаря свойствам лед-связывающих белков (IBP). Это белки, которые обладают способностью связываться с кристаллами льда и влиять на их рост разными способами: ингибировать формирование кристаллов льда, снижать температуру замерзания, препятствовать рекристаллизации и способствовать зародышеобразованию (1). Таким образом, лед-связывающие белки позволяют гармонично существовать организмам при низких температурах, предотвращая повреждение клеток, и как следствие их гибель.

Данные белки могут применяться в различных сферах деятельности людей. Они помогают решать, как повседневные потребительские задачи, так и более сложные – медицинские. Например, применяются для сохранения качества продуктов при замораживании. В медицине IBP могут применяться в криохирургии, а также в качестве криопротекторов при транспортировке органов. В литературе описаны работы, в которых практически показано положительное влияние лед-связывающих белков на длительное гипотермическое хранение эмбрионов крупного рогатого скота (2).

Таким образом, польза этих белков очевидна, поэтому для оптимального применения нужно понимать механизмы связывания, знать их структуру. Для большинства лед-связывающих белков известны только теоретические модели, построенные по гомологии. С установлением структуры на практике возникают сложности, поскольку не все белки кристаллизуются. Это то необходимое качество для определения структуры белка рентгеноструктурным анализом. Объектом исследования данной работы был представитель IV класса лед-связывающих белков. Это белок, найденный у рыб вида Myoxocephalus octodecemspinosus (Длиннорогий бычок) (P809061).

Целью данной работы стало определение вторичной структуры белка P809061 методом кругового дихроизма. Получен электрофоретически гомогенный препарат белка, полученный IBP IV класса охарактеризован масс-спектрометрическим методом. Проведено три независимых эксперимента, получены спектры кругового дихроизма. Данные настоящей работы дают представление о вторичной структуре белка IV класса из рыб вида Myoxocephalus octodecemspinosus.

Исследование было поддержано проектом базового бюджетного финансирования ИХБФМ СО РАН № 0245-2021-0002 и грантом Минобрнауки России № 075-15-2022-263.

1. Adar C., Sirotinskaya V., Bar Dolev M., Friehmann T., Braslavsky I. Falling water ice affinity purification of ice-binding proteins // Scientific reports. 2018. 8. № 1. С. 11046

2. Ideta A., Aoyagi Y., Tsuchiya K., Nakamura Y., Hayama K., Shirasawa A. et al. Prolonging hypothermic storage (4 C) of bovine embryos with fish antifreeze protein // The Journal of reproduction and development. 2015. 61 (1), pp. 1–6.

Organisms whose habitat is in a zone of low temperatures survive due to the properties of ice-binding proteins (IBPs). These proteins have the ability to bind to ice and influence ice crystal growth in several ways: inhibit ice crystal formation, lower freezing temperatures, prevent ice recrystallization, and promote nucleation [1]. Thus, ice-binding proteins allow organisms to exist harmoniously at low temperatures, preventing cell damage and, as a result, their death.

These proteins could be used in various fields of human activity. They could help to solve both everyday consumer tasks and more complex medical ones. For example, they could be used to preserve the quality of products during freezing. In medicine, IBP could be used in cryosurgery, as well as cryoprotectants for organ transportation. In literature, works describes practically positive effect of ice-binding proteins on long-term hypothermic storage of bovine embryos, for example [2].

Thus, the benefits of these proteins are obvious, therefore, for optimal use, it is necessary to understand the ice-binding mechanisms, to define their structure. For most ice-binding proteins, only theoretical models based on homology are known. Defining the structure is difficult in practice due to inability of proteins to make a detectible crystalline structure. In current work, the object of study is the class IV ice-binding protein, found in fish of the species Myoxocephalus octodecemspinosus (Longhorn sculpin) (P809061).

This work aimed to determine the secondary structure of the P809061 protein using the circular dichroism method. An electrophoretically homogeneous protein preparation obtained by IBP class IV was obtained and characterized by a mass spectrometric method. Three independent experiments were carried out, and the spectra of circular dichroism were obtained. The data of this work give an idea of the secondary structure of the class IV protein from fish of the species Myoxocephalus octodecemspinosus.

This work was supported by government-funded project of the ICBFM SB RAS No. 0245-2021-0002 and the Russian Ministry of Education and Science grant No. 075-15-2022-263.

1. Adar C., Sirotinskaya V., Bar Dolev M., Friehmann T., Braslavsky I. Falling water ice affinity purification of ice-binding proteins // Scientific reports. 2018. 8. № 1. С. 11046

2. Ideta A., Aoyagi Y., Tsuchiya K., Nakamura Y., Hayama K., Shirasawa A. et al. Prolonging hypothermic storage (4 C) of bovine embryos with fish antifreeze protein // The Journal of reproduction and development. 2015. 61 (1), pp. 1–6.