První sekvence fyziologicky důležitého proteinu – inzulínu, byla určena Frederickem Sangerem, který za to dostal v roce 1958 Nobelovu cenu. Od té doby výzkum pokročil mílovými kroky a my se nestačíme divit nad nepřeberným množstvím struktur, funkcí a vlastností těchto látek.  Jen pro představu v čem všem mají proteiny prsty, stojí za to připomenout jejich členění podle funkce:

1. Enzymy  (katalytická aktivita)
2. Zásobní proteiny (ovalbumin, cassein, ferritin)
3. Transportní proteiny (hemoglobin, lipoproteiny, membránové transportéry např. lactose permease, MntH, transport AAs, Glc. přes biologické membrány)
4. Kontraktilní proteiny (dynein, aktin-myosin)
5. Strukturní proteiny (kolagen, elastin, keratin, fibrin)
6. Obranné proteiny (imunoglobuliny, fibrinogen, trombin, bakteriální toxiny, aj.)
7. Regulační proteiny (hormony, např. inzulín)
Některé nové odhalené vlastnosti se ani do tohoto členění nevešly a tak musela být zřízena další, osmá, kategorie:  “Proteiny s jinou funkcí”.   Ta se nyní těší velkém zájmu biologů i rostlinných šlechtitelů a nově i konstruktérů letadel.

Za všechno mohou platýzi
Teplota některých platýzů může klesat až dva stupně pod bod mrazu a přesto se z nich kusy ledu nestanou. Může za to speciální antifreeze-protein.  Dlouho se myslelo, že se tvoří v játrech. Nakonec se ukázalo, že játra s tím nemají nic společného. Proteinový „Fridex“ vzniká rybám ve slinivce břišní (pankreasu). Odtud je vylučován do střeva. To proto, protože pro rybu je důležité, aby potrava ve střevě nezamrzla a trávení pokračovalo. Ze střeva se část nemrznoucího proteinu dostává do krve a odtud i do dalších orgánů. Tak je ochráněn organismus celý.

Zvětšit obrázek

Pseudopleuronectes americanus (americký platýz) inhibuje růst krystalů tak, že produkuje protein, který se váže na vznikající ledová jádra. Protein má struktury, které se se vznikajícím ledem spojují jako klíč se zámkem. Tak naruší vznik větších celků, které byroztrhaly vnitřní struktury buňky a nadělaly v tkáních nenapravitelné škody.

Konstruktérům letadel nejde u zmíněných proteinů o náhradu stávajících nemrznoucích směsí v hydraulických systémech, jak by se dalo čekat. Nýbrž o použití proteinů na vnější plochu pláště letadel. Chtějí získat proteinovou úpravu povrchu křídel, která by zamezila namrzání ledu, vzniku turbulencí a s ní spojeném poklesem vztlaku křídel.  Jde o eliminaci nebezpečí, které letadlům hrozí především při startu a přistání.

Nemrznoucí proteiny využívají kromě ryb i rostliny a hmyz.  Nově i člověk. Zatím jen v potravinářském průmyslu, kde přídavkem těchto proteinů si zajišťuje, aby se potraviny v ledničce neznehodnocovaly vymrzáváním vody v krystaly a neznehodnotily tak chuťové vlastnosti výrobku. S myšlenkou využít nemrznoucí proteiny v leteckém průmyslu přišel Ingo Grunwald z německého Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Applied Materials Research. Dá se říci, že jeho tým už v tom částečně uspěl. Podařilo se mu v laboratoři potáhnout povrch kousku lakovaného plechu těmito proteiny a vytvořit tak povrch zabraňující namrzání. Jde o novou technologii tvorby nemrznoucích nátěrů, která má šanci si najít cestu do celé řady technologických aplikací, včetně již zmíněného leteckého průmyslu. Hlavním problémem využití nemrznoucího proteinu k ochraně letadel je zvládnutí navázání těchto proteinů na  lak, kterým jsou letadla opatřena.  Aby protein zůstal i po nanesení na ošetřovanou plochu nepoškozen a funkční, byl tvrdý oříšek. Grunwaldův výzkumný tým to vyřešil použitím další organické molekuly, která slouží jako “mezikus” mezi naším proteinem a povrchem letadla. Tento vložený můstek slouží jako “lepidlo”, které dovoluje připojenému proteinu dostatek pohyblivosti k tomu, aby zůstal funkční a reagoval se vznikajícími ledovými jádry svým obvyklým způsobem a účinně tak omezoval růst ledových krystalů.

Nová úprava povrchu již prošla testy v komoře, kde se simulovaly podmínky vlhkosti a chladu, při nichž dochází k namrzání křídel u letadel. Výsledky jsou nadějné. Je tu ale malý háček. Grunwald zatím umí tento povrch připravit na ploše jednoho čverečního centimetru. K praktické aplikaci to ale bude roztáhnout na plochu o velikosti fotbalového hřiště. I na tom ale jeho tým již pracuje. A nejen to. V průběhu pokusů se ukazuje, že celý složitý systém vazby organických molekul na křídla ocelových ptáků by mohl stejně dobře být nahrazen nanesením polymeru na bázi uhlíku.  Taková ochrana by byla dokonce trvanlivější, protože by nepodléhala tak snadno degradaci jako původně zamýšlené rybí proteiny.
Který z přístupů se nakonec v leteckém průmyslu ujme ukáží až provozní experimenty. Rozhodující bude ekonomika a účinnost.    

Pramen: New Scientist