МУЛЬТИСЛОЙНЫЕ ПЛЕНКИ КОМПЛЕКСОВ ДНК С ПРИРОДНЫМИ И СИНТЕТИЧЕСКИМИ КАТИОННЫМИ АМФИФИЛАМИ КАК МОДЕЛЬ ДНК-МЕМБРАННОГО КОНТАКТА
Шабарчина Л. И., Монтрель М. М., Сухоруков Г. Б., Сухоруков Б. И.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино; *Институт кристаллографии РАН, Москва
Для выяснения роли липидного
компонента в функционировании и структурной организации клеточного
ДНК-мембранного контакта предлагается новый подход основанный
на применении методов молекулярного зодчества и создания с их
помощью нанослоевых моделей ДНК-мембранного контакта. В качестве
таких моделей были получены двумерно-упорядоченные мультислойные
пленки комплексов ДНК с природным липидом сфингозином и синтетическими
катионными амфифилами: гексадециламином и гексадецилтриметиламмоний
бромидом.При формировании этих пленок использовали технологию
Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ-пленки) и метод поочередной адсорбции компонентов
комплекса на твердую подложку (ПА-пленки). Методами ИК-, УФ-спектроскопии
и малоуглового рентгеновского рассеяния получены данные об упорядоченности
и характере упаковки липидной и нуклеиновой компонент комплекса,
идентифицированы группы и типы взаимодействий, ответственные за
комплексообразование, установлено конформационное состояние ДНК
в комплексе. Так, наличие в ИК-спектре при высокой относительной
влажности (о.в.) полосы 1712 см-1, относящейся к колебаниям
карбонильной группы гуанина и С4=О группы тимина в
стэкингованных парах оснований, и появление узкой интенсивной
полосы 1088 см-1 симметричного колебания фосфатной
группы и колебаний дезоксирибозного фрагмента с полосами 1052
и 1020 см-1 свидетельствуют о том, что ДНК в ПА-пленке
с гексадецилтриметиламмоний бромидом находится в двухспиральном
состоянии. Отсутствие же этих полос в ИК-спектрах влажных пленок
комплексов ДНК-гексадециламин и ДНК-сфингозин указывает, что ДНК
расплетена. Различен и характер изменения спектральных параметров
ИК-полос нуклеиновой компоненты пленок этих комплексов в зависимости
от о.в. Если с ростом о.в. от 0 до 93% изменения в ИК-спектре
ПА-пленки комплекса ДНК-гексадецилтриметиламмоний обусловлены
как гидратацией различных фрагментов сахарофосфатной цепи и азотистых
оснований, так и конформационными превращениями ДНК из неупорядоченного
состояния в двойную спираль, то в случае ПА-пленки комплекса ДНК-гексадециламин
и ЛБ-пленки ДНК-сфингозин никаких конформационных превращений
нуклеиновой компоненты не происходит аналогично тому, как это
наблюдается для свободной денатурированной ДНК. В отличие от гексадециламина
и сфингозина, гексадецилтриметиламмоний, в котором водороды аммониевого
фрагмента замещены на СН3-группы, не способен к образованию
водородных связей. Можно предположить, что расплетание ДНК в комплексе
с гексадециламином и сфингозином происходит в результате замещения
внутримолекулярных Н-связей основание-основание на межмолекулярные
Н-связи основание-амин. Эти результаты ИК-спектроскопического
исследования подтверждаются данными малоуглового рентгеновского
рассеяния. Полученные нами данные позволяют предположить, что
ДНК может прикрепляться к клеточной мембране в местах локализации
сфингозина, локально расплетаясь при этом, что необходимо принимать
во внимание при рассмотрении ферментативных реакций на мембране
с участием ДНК.