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.