ФОСФОЛИПИД-НУКЛЕИНОВОЕ УЗНАВАНИЕ. ИОНЫ МЕТАЛЛОВ (II) МОДУЛИРУЮТ ПАРАМЕТРЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ ДУПЛЕКСОМ ПОЛИ А:ПОЛИ У И ФОСФАТИДИЛХОЛИНОВЫМИ ВЕЗИКУЛАМИ: ТУРБИДИМЕТРИЧЕСКОЕ И ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Дябина О. С., Кувичкин В. В., Маурелли Э., Този Ж., Бруни П., Жданов Р. И.
НИИ биомедицинской химии РАМН, 119832 Москва; *Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино; **Университет г. Анкона, Анкона, Италия 6001
Постулировано существование фосфолипид-нуклеинового узнавания (рекогниции), т.е. зависимости взаимодействия нуклеиновых кислот (НК) и фосфолипидов от последовательности оснований в НК, природы полярной группы фосфолипидов и наличия в системе ионов металлов (Zhdanov, Kaptein, 1994). В данной работе изучено взаимодействие монобислойных фосфатидилхолиновых (ФХ) везикул (0,2 mM) с дуплексом полиадениловая кислота:полиуридиловая кислота (0,05 mM) в присутствии 5mM катионов металлов (П) методами турбидиметрии и электронной микроскопии. Образование "тройных" комплексов не наблюдалось в системах ФХ-ион одновалентного металла, ФХ-мононуклеотид (рА или рU)-ион двухвалентного металла, равно как и ФХ-полиА (в концентрациях до 0,2 mM)-ион металла (П). Рассчитывался параметр α (D550/Do550), характеризующий относительное увеличение размеров фосфолипид-нуклеиновых агрегатов через 5 минут после добавления к смеси ФХ-везикул и поли А:поли У двухвалентных металлов. Получены следующие значения параметра α для двенадцати катионов: Mg (19,79), Ca (17,90), Mn (17,46), Fe (100,41), Co (9,02), Ni (13,42), Cu (86,80), Zn (10,01), Sr (3,15), Cd (3,92), Ba (2,52), Pb (33,20). Значения параметра в этом ряду уменьшаются с увеличением порядкового номера металла в периодической системе. Аномально высокие значения параметра для ионов Fe, Cu, Pb обусловлены тем, что эти ионы активно взаимодействуют с ФХ-везикулами даже без НК. Интересно отметить, что в присутствии комплексона ЭДТА (5 mM) значения параметра существенно отличаются от единицы лишь в случае физиологических катионов: Mg (16,16), Ca (15,60), Mn (12,0) и Fe (7,10). Это может означать, что лишь физиологические катионы образуют с ФХ-везикулами и дуплексом поли А:поли У комплексы, стабильные в используемых условиях. Следует отметить, что с увеличением ионного радиуса металла (П) во второй группе периодической системы \Mg (0,65 &#506), -Ca (0,99 Е), -Sr (1,13 Е), -Ba (1,35 Е)\ уменьшается значение его окислительно-восстановительного коэффициента (Ео = -2,37; -2,76; -2,89; -2,90 eV, соответственно), а также значения параметра α и величины относительной скорости первой стадии комплексообразования/агрегации. Изменение мутности смеси ФХ-везикул и поли А:поли У после добавления ионов металла (II) происходит в два этапа: быструю и медленную стадии. Величина параметра α (а значит и размер образующихся агрегатов) зависит от концентрации иона металла. Так, при концентрации ионов металла 0,5 мМ величины этого параметра равны для ионов магния, меди (II) и цинка 1,97; 34,40; и 1,76, соответственно, а при концентрации 10 mM - 25,67; 88,71 и 17,45, соответственно. Размеры нативных липосом, оцененные методом электронной микроскопии в модификации замораживание-скалывание, составляли 70-90 нм. Таким образом, параметры взаимодействия д.ц. нуклеиновых кислот и монобислойных фосфолипидных везикул зависят от природы иона металла и могут быть оценены количественно спектральными методами. Приведенные результаты можно рассматривать как аргумент в пользу существования фосфолипид-нуклеиновой рекогниции.