ИССЛЕДОВАНИЕ УПОРЯДОЧЕНИЯ СВЯЗЕЙ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЦЕПЕЙ ЛИПИДОВ В СЛОЯХ И В СВОБОДНОМ СОСТОЯНИИ: МЕТОДЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ И МОНТЕ-КАРЛО
Рабинович А. Л., Рипатти П. О., Балабаев Н. К.
Инcтитyт биoлoгии Kapeльcкoгo нayчнoгo цeнтpa РАН, 185610 Петрозаводск; *Институт математических проблем биологии РАН, 142292 Пущино
В работе методами компьютерного
моделирования вычислены и проанализированы характеристики упорядочения
(а) отдельных насыщенных и ненасыщенных углеводородных цепей и
(б) монослоев и бислоев, состоящих из полярных липидов разной
степени ненасыщенности. Энергия молекул вычислена как сумма энергий
валентных связей, валентных углов, углов внутреннего вращения,
невалентных взаимодействий. Методом Монте-Карло исследованы цепи
углеводородов, являющиеся распространенными компонентами молекул
липидов, - гексадекан, октадекан, эйкозан, докозан, cis-9-октадецен,
cis-6,9-октадекадиен, cis-3,6,9-октадекатриен, cis-6,9,12,15-эйкозатетраен
и cis-3,6,9,12,15,18-докозагексаен. В модели учтен непрерывный
спектр конформаций цепочек. В молекулярной системе координат относительно
главной оси инерции - оси наибольшего протяжения каждой цепи
(с использованием естественной асимметрии их формы) рассчитаны
профили параметров порядка всех связей и их ориентационные функции
распределения. Установлено, что в такой системе в ненасыщенных
молекулах угловые флуктуации C-H-связей в CH2 -группах
существенно превосходят флуктуации связей C-H при тех атомах C,
которые участвуют в образовании cis двойных связей. Методом молекулярной
динамики рассчитаны аналогичные характеристики молекул полярных
диацилглицеролипидов 18:0/18:0, 18:0/18:1(n-9)cis, 18:0/18:2(n-6)cis,
18:0/18:3(n-3)cis, 18:0/20:4(n-6)cis и 18:0/22:6(n-3)cis в моно-
и бислоях: вычислены параметры порядка связей относительно нормали
к поверхности слоя и ориентационные функции распределения связей.
Проанализированы соотношения между ними. Рассчитаны наиболее вероятные
ориентации всех связей C-H и C-С. Обнаружено, что флуктуации ориентаций
C-H-связей относительно нормали зависят не только от местоположения
связи в цепи, но и от химического строения сегмента, - как
и соответствующие флуктуации относительно оси наибольшего протяжения
изолированных цепей, вычисленные методом Монте-Карло. Параметры
порядка двойных связей в отдельных цепях и слоях оказались значительно
выше, чем соседних с ними связей C-С. Показано, что с ростом степени
ненасыщенности молекул среднее значение параметра порядка связей
C-H уменьшается. Результаты способствуют выявлению общих зависимостей
между структурой и свойствами молекул мембранных систем. Работа
выполнена при поддержке РФФИ (проект № 97-04-48247).