抗凍蛋白

抗凍蛋白 最初是從南極與北極地區的海洋魚類血清中發現一種能與冰晶相結合的特異性蛋白質，它能阻止體液內冰核的形成與生長，維持體液的非冰凍狀態。在這些地區生活的魚類全都具有合成這類蛋白的能力，以適應低溫的生活條件。研究最多的可能是生活在南極洋麵的Perchlike notothenioids的體內 抗凍蛋白，發現這一蛋白基因與魚的胰蛋白酶原基因中90%以上的核苷酸鹼基序列相同或許說明這兩者有相近的進化關係。現在相繼在昆蟲、植物(如冬黑麥、沙冬青、唐古特紅景天葉等)體內也發現有類似功能的抗凍蛋白。魚類的AFP基因的轉化植物已獲成功；與植物中類似AFP基因在微生物體內克隆也獲得成功。推測植物抗凍分子生物學和培植農業上抗凍新品種的前景必定是光明的。

現已發現五種，包括抗凍糖蛋白、抗凍蛋白Ⅰ、抗凍蛋白Ⅱ、抗凍蛋白Ⅲ、抗凍蛋白Ⅳ。

抗凍蛋白是一種能抑製冰晶生長的蛋白質或糖蛋白質。自二十世紀發現以來，研究對象先後從極區魚類，昆蟲，轉移到植物材料上。

以生長在天山海拔3 450 m處的珠芽蓼(Polygonum viviparum)為實驗材料，從葉片中提取質外體蛋白。經SDS-PAGE分析，發現在分子量為15.2～72.3 kD範圍內出現七條多肽,PAS染色顯示這些多肽中均含有糖基.通過光鏡組織切片顯示，在珠芽蓼葉片細胞的質外體中存在豐富的蛋白質,PAS染色確定其含有糖蛋白.通過測定其熱滯值，進一步確定質外體蛋白是具有抗凍活性的糖蛋白，說明抗凍蛋白是維持珠芽蓼抗凍性的重要物質基礎。

用冰吸附純化(ice affinity purification)方法，找到抗凍蛋白AFP，研究人員發現低溫導致結晶生成時，該蛋白便會活化，參入阻止晶格的形成，而一旦溫度回升，或是酸鹼度降低時，抗凍蛋白又會完全失去活性。

抗凍蛋白吸附在冰晶表面，通過EAFC3效應抑制其生長。機制的模型為：一般晶體的生長垂直於晶體的表面，假如雜質分子吸附於冰生長通途的表面，那麼需要在外加一推動力(冰點下降),促使冰在雜質間生長。由於曲率增大，使邊緣的表面積也增加。因表面張力的影響，增加表面積將使體系的平衡狀態發生改變，從而冰點降低。通過對抗凍植物抗凍活性的研究，認為抗凍植物形成了一種特殊的控制胞外冰晶形成的機制，即抗凍蛋白和冰核聚物質的協同作用。在植物體內，熱滯效應並不明顯，而冰重結晶抑制效應顯著。吸附抑制學說是否適應於植物有待於進一步的證實。