ОСОБЕННОСТИ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ В СИСТЕМЕ ДНК-КАЛЬЦИЙ-ФОСФАТИДИЛХОЛИН

Тараховский Ю. С., Деев А. А. ., Акоев В. Р., Иваницкий Г. Р.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино; *Институт биофизики клетки РАН, 142292 Пущино
Методами дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и электронной микроскопии (ЭМ) замораживания-скалывания было изучено комплексообразование фрагментов тимусной ДНК теленка с дипальмитоилфосфатидилхолином (ДПФХ) в присутствии кальция. Для получения гомогенного комплекса ДНК с липидом ДПФХ растворяли в этиловом спирте и добавляли водный раствор фрагментированной ультразвуком ДНК при постоянном перемешивании. Полученную смесь высушивали на ротационном испарителе и далее вакуумировали в течение суток. Высушенную пленку гидратировали при 45 оС в среде, содержащей 5 мМ какодилата натрия (рН 6,8) и 10 мМ хлорида кальция. Известно, что в этих условиях ДСК регистрирует наличие двух максимумов плавления ДПФХ: при 41,8 °С, соответствующего контрольному препарату, и при 43,5°С, соответствующего комплексу ДПФХ-кальций-ДНК. Мы обнаружили, что максимум плавления контрольного препарата ДНК в данных условиях приходился приблизительно на 78 °C, в то время как в составе комплекса ДНК плавится при 88°С. Это позволило независимо наблюдать количество ДНК и липида в связанном и свободном состояниях в препаратах с различным соотношением ДНК:липид. Было обнаружено, что при молярном соотношении ДНК:липид, равным 1:1,8, ДНК и липид почти полностью вовлечены в формирование комплекса и плавятся при 88 и 43,5°С соответственно. Отклонение от этой пропорции в сторону увеличения количества ДНК или липида приводит к появлению максимумов плавления при 41,8 или 78°С соответственно, что свидетельствует о появлении избыточного компонента, не вовлеченного в формирование комплекса. ЭМ показала, что в комплексе с соотношением ДНК:липид, равным 1:1,8, образуются стопки плоских мембран, гладких при всех температурах криофиксации и не формирующих характерной для ДПФХ риппл-фазы. Предполагается, что, аналогично описанному ранее комплексу ДНК с синтетическими катионными-липидами, структура комплекса ДНК-кальций-ДПФХ также представляет собой молекулы ДНК, плотно упакованные между бислоями фосфолипида. Расчет показывает, что пропорция ДНК:липид, равная 1:1,8, может соответствовать упаковке параллельно ориентированных нитей ДНК с расстояниями между центрами 2,5-3,5 нм для разных температур, что близко к параметрам комплексов ДНК с катионными липидами и свидетельствует о сходстве структурной организации различных комплексов.