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 а) 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.