МУЛЬТИСЛОЙНЫЕ ПЛЕНКИ КОМПЛЕКСОВ ДНК С ПРИРОДНЫМИ И СИНТЕТИЧЕСКИМИ КАТИОННЫМИ АМФИФИЛАМИ КАК МОДЕЛЬ ДНК-МЕМБРАННОГО КОНТАКТА

Шабарчина Л. И., Монтрель М. М., Сухоруков Г. Б., Сухоруков Б. И.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино; *Институт кристаллографии РАН, Москва
Для выяснения роли липидного компонента в функционировании и структурной организации клеточного ДНК-мембранного контакта предлагается новый подход основанный на применении методов молекулярного зодчества и создания с их помощью нанослоевых моделей ДНК-мембранного контакта. В качестве таких моделей были получены двумерно-упорядоченные мультислойные пленки комплексов ДНК с природным липидом сфингозином и синтетическими катионными амфифилами: гексадециламином и гексадецилтриметиламмоний бромидом.При формировании этих пленок использовали технологию Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ-пленки) и метод поочередной адсорбции компонентов комплекса на твердую подложку (ПА-пленки). Методами ИК-, УФ-спектроскопии и малоуглового рентгеновского рассеяния получены данные об упорядоченности и характере упаковки липидной и нуклеиновой компонент комплекса, идентифицированы группы и типы взаимодействий, ответственные за комплексообразование, установлено конформационное состояние ДНК в комплексе. Так, наличие в ИК-спектре при высокой относительной влажности (о.в.) полосы 1712 см-1, относящейся к колебаниям карбонильной группы гуанина и С4=О группы тимина в стэкингованных парах оснований, и появление узкой интенсивной полосы 1088 см-1 симметричного колебания фосфатной группы и колебаний дезоксирибозного фрагмента с полосами 1052 и 1020 см-1 свидетельствуют о том, что ДНК в ПА-пленке с гексадецилтриметиламмоний бромидом находится в двухспиральном состоянии. Отсутствие же этих полос в ИК-спектрах влажных пленок комплексов ДНК-гексадециламин и ДНК-сфингозин указывает, что ДНК расплетена. Различен и характер изменения спектральных параметров ИК-полос нуклеиновой компоненты пленок этих комплексов в зависимости от о.в. Если с ростом о.в. от 0 до 93% изменения в ИК-спектре ПА-пленки комплекса ДНК-гексадецилтриметиламмоний обусловлены как гидратацией различных фрагментов сахарофосфатной цепи и азотистых оснований, так и конформационными превращениями ДНК из неупорядоченного состояния в двойную спираль, то в случае ПА-пленки комплекса ДНК-гексадециламин и ЛБ-пленки ДНК-сфингозин никаких конформационных превращений нуклеиновой компоненты не происходит аналогично тому, как это наблюдается для свободной денатурированной ДНК. В отличие от гексадециламина и сфингозина, гексадецилтриметиламмоний, в котором водороды аммониевого фрагмента замещены на СН3-группы, не способен к образованию водородных связей. Можно предположить, что расплетание ДНК в комплексе с гексадециламином и сфингозином происходит в результате замещения внутримолекулярных Н-связей основание-основание на межмолекулярные Н-связи основание-амин. Эти результаты ИК-спектроскопического исследования подтверждаются данными малоуглового рентгеновского рассеяния. Полученные нами данные позволяют предположить, что ДНК может прикрепляться к клеточной мембране в местах локализации сфингозина, локально расплетаясь при этом, что необходимо принимать во внимание при рассмотрении ферментативных реакций на мембране с участием ДНК.