ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РИБОНУКЛЕАЗЫ И ЛИЗОЦИМА С МОДЕЛЬНЫМИ МЕМБРАНАМИ
Горбенко Г. П.
Харьковский государственный университет, 310077 Харьков
Одним из важных аспектов
исследования взаимодействия между основными компонентами биомембран
- белками и липидами является определение термодинамических параметров
комплексообразования - константы ассоциации (Ка)
и стехиометрии связывания (n). Корректная оценка этих параметров
требует учета особых статистических свойств белок-липидных систем,
обусловленных, в частности, способностью белка одновременно контактировать
с несколькими липидными центрами связывания, стерическими ограничениями,
возникающими при адсорбции, зависимостью процесса комплексообразования
от формы лиганда, т.е. от формы контактного участка в белок-липидном
комплексе. В настоящей работе решеточные и континуальные модели
адсорбции больших лигандов различной формы на поверхности были
использованы для оценки параметров связывания катионных белков
рибонуклеазы и лизоцима с липосомами, состоящими из смеси цвиттерионного
(фосфатидилхолин (ФХ)) и отрицательно заряженного (дифосфатидилглицерин
(ДФГ)) фосфолипидов. Изотермы связывания получали методом конкурентного
анализа, основанном на изучении конкурентного взаимодействия белков
и флуоресцентного зонда 4-(n-диметиламиностирил)-1-метиллиридиний
n-толуолсульфоната (ДСМ) с мембранами. Анализ полученных данных,
проведенный для случаев линейной и дискообразной формы лиганда
показал, что наилучшее описание экспериментальных кривых дает
решеточная модель кооперативного связывания линейного лиганда
с поверхностью. Установлено, что при содержании ДФГ, превышающем
25 мол %, взаимодействие белков с липидным бислоем характеризуется
положительной кооперативностью - параметр кооперативности
составлял ~1,1-1,4 для рибонуклеазы и ~ 1,2 - 1,3 для лизоцима.
Число липидных молекул, приходящихся на молекулу связанного белка,
находилось в пределах 10 - 13 в случае рибонуклеазы и 13 -
22 в случае лизоцима. Значение Ка повышалось
при возрастании содержания ДФГ от 5 до 11 мол % и от 43 до 100
мол %, тогда как в области 25-43 мол % наблюдался минимум Ка.
Предполагается, что немонотонный характер зависимости константы
ассоциации от заряда бислоя определяется суперпозицией двух эффектов -
а) возрастания количества электростатических белок-липидных контактов
и б) взаимного отталкивания молекул сорбированного белка. С другой
стороны, повышение содержания ДФГ в липидном бислое, по-видимому,
сопровождается возрастанием степени экранирования поверхностного
заряда белков и увеличением количества белковых молекул на единицу
площади поверхности мембран. Эти факторы могут приводить к возникновению
условий, способствующих самоассоциации молекул сорбированного
белка, проявляющейся в наблюдаемой положительной кооперативности
процесса образования белок-липидных комплексов. Характер взаимодействий
между периферическими белками биомембран зависит от плотности
поверхностного заряда липидного бислоя.