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).