Anti-Frost-Protein

1957 isolierte Scholander erstmals Anti-Frost-Proteine aus dem Blut von arktischen Fischen, gefolgt von DeVries und Wohlschlag (1969), die ähnliche Proteine aus antarktischen Fischen isolierten. Sie stellten fest, dass der Gefrierpunkt des Blutes unter den des Wassers gesenkt wurde. Der osmotische Druck blieb jedoch gleich. Außerdem wurde die Verzögerung des Wachstums von Eiskristallen bei Minustemperaturen beobachtet, was auf das Vorhandensein von Glykoproteine zurückgeführt werden konnte. Seitdem wurden verschiedene AFP-Strukturen identifiziert. 1980 wurden Anti-Frost-Proteine in Insekten nachgewiesen, später auch in Pflanzen, Pilzen und Bakterien.^[1]

Anti-Frost-Proteine können wie folgt unterschieden werden:

• AFP Typ I: α-helikale Struktur, die zu 60 % aus Alanin bestehen
• AFP Typ II: β-Stränge, die durch eine Disulfidbrücke stabilisiert werden und reich an Cystein sind
• AFP Typ III: kugelförmige Proteine, die aus 66 Aminosäuren mit vernachlässigbaren Alanin- und Cysteinresiduen bestehen
• AFP Typ IV: helikale Bündelstruktur aus 108 Aminosäuren, die reich an Glutamin/Glutamat ist
• AGFP: helikale Glykoproteine mit amphipathischen Eigenschaften und wiederholenden Alanin-Alanin-Threonin Peptiden. Anhand der Anzahl der Wiederholungen lassen sich insgesamt 8 AGFP unterscheiden.

Anti-Frost-Proteine hemmen das Wachstum von Eiskristallen sowie die Bildung von Eiskernen in den Zellen, indem sie an die Kristalle binden. Auf diese Weise können Organismen, die solche Proteine produzieren, ihre Zellen und Gewebe vor den schädlichen Auswirkungen des Einfrierens schützen.

Anti-Frost-Proteine werden zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie zur Verhinderung von Eiskristallbildung in gefrorenen Lebensmitteln oder in der Landwirtschaft zum Schutz von Pflanzen vor Frostschäden genutzt.

Sie werden außerdem in der medizinischen Forschung untersucht, z.B. in den Bereichen:^[2][3]

• Verbesserung der Gewebekonservierung für Transplantationen oder Transfusionen
• Kryokonservierung von Gameten und Embryonen
• Kryochirurgie
• Therapie der Hypothermie