КОМПЛЕКСЫ ДНК С МОНО-, ДИ- И ТРИХОЛЕСТЕРОИЛЗАМЕЩЕННЫМИ ПРОИЗВОДНЫМИ ОЛИГОЭТИЛЕНИМИНА КАК СИСТЕМЫ ТРАНСМЕМБРАННОГО ПЕРЕНОСА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ: ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ

Петров А. И., Погорелов А. Г., Коневец Д., Жданов Р. И., Власов В. В.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино; *Институт биоорганической химии СО РАН, 630090 Новосибирск; **Институт биомедицинской химии РАМН, 119832 Москва
Создание эффективных систем транспорта функциональных генов в эукариотические клетки является одной из важнейших предпосылок для внедрения генотерапевтических подходов в клиническую практику. Анализ существующих к настоящему времени данных позволяет утверждать, что такие системы должны обеспечить, прежде всего, нейтрализацию отрицательного заряда сахарофосфатного остова ДНК, компактизацию полинуклеотидной цепи и ее гидрофобизацию. Определенные надежды возлагались на полиэлектролитные комплексы ДНК с полиэтилениминами разной степени полимеризации, для которых в ряде работ был продемонстрирован сравнительно высокий уровень трансфекции некоторых типов эукариотических клеток in vitro, однако довольно высокая цитотоксичность таких комплексов практически исключает их использование в качестве систем транспорта ДНК, особенно в условиях in vivo. В связи с этим были синтезированы новые, гидрофобные производные разветвленного олигоэтиленимина, содержащие в своей структуре один(I), два(II) и три(III) холестероильных фрагмента и практически не обладающие какой-либо заметной цитотоксичностью и разными физико-химическими методами (флуоресцентная спектроскопия с использованием гидрофобного зонда пирена, УФ-спектроскопия и электронная микроскопия) изучено их взаимодействие с ДНК, а также морфология образующихся комплексов. Было показано, что I, II и III кооперативно, в узком диапазоне концентраций, связываются с двойной спиралью ДНК, образуя прочные комплексы, содержащие в своей структуре, как это следует из анализа интенсивностей вибронных полос в спектрах флуоресценции пирена, мицеллоподобные кластеры. Наличие существенного УФ-поглощения комплексов при l>320 нм, т.е. вдали от полосы поглощения ДНК, является результатом светорассеяния, свидетельствующего о компактизации молекул ДНК при комплексообразовании. Анализ кривых УФ-плавления показывает, что комплексообразование I, II и III с ДНК приводит к стабилизации двойной спирали, при этом эффект сильно зависит ои числа холестероильных остатков в молекуле олигоэтиленимина, так, например, Тпл ДНК закономерно уменьшается при переходе от комплекса монохолестероилзамещенного производного олигоэтиленимина с ДНК к соответствующему дихолестероилзамещенному производному. Электронно-микроскопический анализ комплексов с использованием метода негативного контрастирования подтверждает формирование компактных мицеллоподобных структур такими комплексами со средним диаметром частиц порядка 500 нм. Показано, что комплексы моно-, ди- и трихолестероилзамещенных производных разветвленного олигоэтиленимина с ДНК обладают существенно более высокой трансфецирующей активностью по сравнению с комплексами с ДНК неразветвленного (линейного) олигоэтиленимина.