ИК-СПЕКТРЫ, ГИДРАТАЦИЯ И СТРУКТУРА МУЛЬТИСЛОЙНЫХ ПЛЕНОК КОМПЛЕКСОВ ДНК С ОКТАДЕЦИЛАМИНОМ И ДИОКТАДЕЦИЛДИМЕТИЛАММОНИЕМ

Сухоруков Г. Б., Шабарчина Л. И., Монтрель М. М., Сухоруков Б. И.
Институт кристаллографии РАН, Москва; *Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино Московской обл.
При конструировании комплексов мультислойных пленок биополимеров, имеющих выраженную вторичную и третичную структуру, второй компонент способен существенно изменить конформационное состояние и свойства биополимера. В данной работе мы попытались оценить влияние второго компонента на примере системы "ДНК-катионный амфифил". В качестве сурфактанта использовали близкие по структуре соединения октадециламин (ОДА) и диметилдиоктадециламмоний (ДОДА), отличающиеся, в существенной степени, структурой ионного фрагмента. Методом малоуглового рентгеновского рассеяния определены расстояния между слоями в мультислойных пленках ДНК-ОДА и ДНК-ДОДА. Получены ИК-спектры дейтерированных и недейтерированных пленок комплексов ДНК-ОДА и ДНК-ДОДА. Обнаружена идентичность спектров комплексов ОДА с нативной и денатурированной ДНК. Из анализа полученных данных следует, что в случае нативной ДНК ее взаимодействие с монослоем октадециламина и формирование мультислойной структуры приводит к расплетанию двойной спирали, а в случае ДНК в состоянии клубка - к его разворачиванию. Показано, что в слоистой структуре пленки ДНК-ОДА, NH3+-групппы бислоя ОДА связываются прочными водородными связями и электростатически с фосфатными группами ДНК, а также водородными связями с С=О и С=N группами нуклеиновых оснований. В случае пленок комплексов ДНК-ДОДА, когда водороды аминогруппы алифатического амина заменены метильными группами, водородные связи между компонентами комплекса, а следовательно, и между слоями пленки отсутствуют. Исчезает конкуренция между внутримолекулярными Н-связями в АТ- и ГЦ -парах и межмолекулярными водородными связями основание-алифатический амин. В результате нативная ДНК сохраняет свою двусхпиральную структуру при образовании комплексов с ДОДА и формировании мультислойной пленки. Вместе с тем конформационная лабильность иммобилизованной таким способом двойной спирали уменьшается. В частности, в таких пленках не удается зафиксировать классического В-A перехода ДНК, индуцируемого понижением влажности атмосферы. Содержание воды в пленках и центры гидратации комплексов ДНК-ОДА и ДНК-ДОДА существенно различаются. Таким образом, второй компонент мультислойной пленки принципиальным образом изменяет конформационное состояние основного компонента, характер межмолекулярных взаимодействий, формирующих пленку ее структуру и гидратацию.