КОМПЛЕКСЫ ДНК С МОНО-, ДИ- И ТРИХОЛЕСТЕРОИЛЗАМЕЩЕННЫМИ ПРОИЗВОДНЫМИ ОЛИГОЭТИЛЕНИМИНА КАК СИСТЕМЫ ТРАНСМЕМБРАННОГО ПЕРЕНОСА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ: ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ
Петров А. И., Погорелов А. Г., Коневец Д., Жданов Р. И., Власов В. В.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино; *Институт биоорганической химии СО РАН, 630090 Новосибирск; **Институт биомедицинской химии РАМН, 119832 Москва
Создание эффективных систем
транспорта функциональных генов в эукариотические клетки является
одной из важнейших предпосылок для внедрения генотерапевтических
подходов в клиническую практику. Анализ существующих к настоящему
времени данных позволяет утверждать, что такие системы должны
обеспечить, прежде всего, нейтрализацию отрицательного заряда
сахарофосфатного остова ДНК, компактизацию полинуклеотидной цепи
и ее гидрофобизацию. Определенные надежды возлагались на полиэлектролитные
комплексы ДНК с полиэтилениминами разной степени полимеризации,
для которых в ряде работ был продемонстрирован сравнительно высокий
уровень трансфекции некоторых типов эукариотических клеток in
vitro, однако довольно высокая цитотоксичность таких комплексов
практически исключает их использование в качестве систем транспорта
ДНК, особенно в условиях in vivo. В связи с этим были синтезированы
новые, гидрофобные производные разветвленного олигоэтиленимина,
содержащие в своей структуре один(I), два(II) и три(III) холестероильных
фрагмента и практически не обладающие какой-либо заметной цитотоксичностью
и разными физико-химическими методами (флуоресцентная спектроскопия
с использованием гидрофобного зонда пирена, УФ-спектроскопия и
электронная микроскопия) изучено их взаимодействие с ДНК, а также
морфология образующихся комплексов. Было показано, что I, II и
III кооперативно, в узком диапазоне концентраций, связываются
с двойной спиралью ДНК, образуя прочные комплексы, содержащие
в своей структуре, как это следует из анализа интенсивностей вибронных
полос в спектрах флуоресценции пирена, мицеллоподобные кластеры.
Наличие существенного УФ-поглощения комплексов при l>320 нм,
т.е. вдали от полосы поглощения ДНК, является результатом светорассеяния,
свидетельствующего о компактизации молекул ДНК при комплексообразовании.
Анализ кривых УФ-плавления показывает, что комплексообразование
I, II и III с ДНК приводит к стабилизации двойной спирали, при
этом эффект сильно зависит ои числа холестероильных остатков в
молекуле олигоэтиленимина, так, например, Тпл
ДНК закономерно уменьшается при переходе от комплекса монохолестероилзамещенного
производного олигоэтиленимина с ДНК к соответствующему дихолестероилзамещенному
производному. Электронно-микроскопический анализ комплексов с
использованием метода негативного контрастирования подтверждает
формирование компактных мицеллоподобных структур такими комплексами
со средним диаметром частиц порядка 500 нм. Показано, что комплексы
моно-, ди- и трихолестероилзамещенных производных разветвленного
олигоэтиленимина с ДНК обладают существенно более высокой трансфецирующей
активностью по сравнению с комплексами с ДНК неразветвленного
(линейного) олигоэтиленимина.