СТРУКТУРА И ТЕРМОДИНАМИКА КОМПЛЕКСОВ ДНК С ДОДЕЦИЛАМИНОМ И ДОДЕЦИЛТРИМЕТИЛАММОНИЙ БРОМИДОМ ПО ДАННЫМ СПЕКТРАЛЬНЫХ МЕТОДОВ

Петров А. И., Казарян Р. Л., Сухоруков Б. И.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино
В настоящей работе представлены результаты исследования методами флуоресценции (с использованием гидрофобного зонда пирена), УФ- и КД-спектроскопии взаимодействия с ДНК двух простейших катионных липидов - додециламина (ДДА) и додецилтриметиламмоний бромида (ДТАБ), отличающихся друг от друга лишь химическим строением гидрофильных головок - NH3+ в ДДА и-N(CH3)3+ в ДТАБ. Показано, что ДДА и ДТАБ связываются с двойной спиралью ДНК с образованием двух типов комплексов, содержащих в своей структуре гидрофобные кластеры. Процесс комплексообразования характеризуется высокой кооперативностью и сопровождается компактизацией ДНК. Комплексы первого типа имеют стехиометрию близкую к 1:1, и образуются при концентрациях намного меньших ККМ этих соединений в отсутствие ДНК. Комплексы второго типа характеризуются более высоким содержанием ДДА и ДТАБ и образуются при концентрациях, практически совпадающих с их ККМ. Анализ изотерм связывания с использованием модели кооперативного взаимодействия низкомолекулярных лигандов с линейными биополимерами показал, что основной вклад в стабилизацию комплексов вносят электростатическое взаимодействие ДДА и ДТАБ с фосфатами ДНК и гидрофобное взаимодействие соседних молекул катионного амфифила на двойной спирали. При этом электростатическое взаимодействие ДДА с фосфатами ДНК (Кэл=147 М-1) существенно выше такового для ДТАБ (Кэл= 28 М-1), в то время как гидрофобное взаимодействие этих молекул примерно одинаково (Кh = 31 и 42 М-1 соответственно). Предполагается на основании этих данных, что молекулы ДДА образуют прямой контакт с фосфатами ДНК, а в случае ДТАБ такой контакт опосредован молекулами воды. Показано, что связывание ДТАБ приводит к повышению Тпл ДНК и стабилизации двойной спирали, а связывание ДДА, наоборот, дестабилизирует двойную спираль ДНК, существенно понижая ее температуру плавления. Механизм дестабилизирующего действия ДДА заключается, по-видимому, в замещении внутримолекулярных водородных связей в AЧT и GЧC-парах двойной спирали на межмолекулярные Н-связи между нуклеиновым основанием и незамещенными аминогруппами додециламина.