ИК-СПЕКТРЫ, ГИДРАТАЦИЯ И СТРУКТУРА МУЛЬТИСЛОЙНЫХ ПЛЕНОК КОМПЛЕКСОВ ДНК С ОКТАДЕЦИЛАМИНОМ И ДИОКТАДЕЦИЛДИМЕТИЛАММОНИЕМ
Сухоруков Г. Б., Шабарчина Л. И., Монтрель М. М., Сухоруков Б. И.
Институт кристаллографии РАН, Москва; *Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино Московской обл.
При конструировании комплексов
мультислойных пленок биополимеров, имеющих выраженную вторичную
и третичную структуру, второй компонент способен существенно изменить
конформационное состояние и свойства биополимера. В данной работе
мы попытались оценить влияние второго компонента на примере системы
"ДНК-катионный амфифил". В качестве сурфактанта использовали
близкие по структуре соединения октадециламин (ОДА) и диметилдиоктадециламмоний
(ДОДА), отличающиеся, в существенной степени, структурой ионного
фрагмента. Методом малоуглового рентгеновского рассеяния определены
расстояния между слоями в мультислойных пленках ДНК-ОДА и ДНК-ДОДА.
Получены ИК-спектры дейтерированных и недейтерированных пленок
комплексов ДНК-ОДА и ДНК-ДОДА. Обнаружена идентичность спектров
комплексов ОДА с нативной и денатурированной ДНК. Из анализа полученных
данных следует, что в случае нативной ДНК ее взаимодействие с
монослоем октадециламина и формирование мультислойной структуры
приводит к расплетанию двойной спирали, а в случае ДНК в состоянии
клубка - к его разворачиванию. Показано, что в слоистой структуре
пленки ДНК-ОДА, NH3+-групппы бислоя ОДА
связываются прочными водородными связями и электростатически с
фосфатными группами ДНК, а также водородными связями с С=О и С=N
группами нуклеиновых оснований. В случае пленок комплексов ДНК-ДОДА,
когда водороды аминогруппы алифатического амина заменены метильными
группами, водородные связи между компонентами комплекса, а следовательно,
и между слоями пленки отсутствуют. Исчезает конкуренция между
внутримолекулярными Н-связями в АТ- и ГЦ -парах и межмолекулярными
водородными связями основание-алифатический амин. В результате
нативная ДНК сохраняет свою двусхпиральную структуру при образовании
комплексов с ДОДА и формировании мультислойной пленки. Вместе
с тем конформационная лабильность иммобилизованной таким способом
двойной спирали уменьшается. В частности, в таких пленках не удается
зафиксировать классического В-A перехода ДНК, индуцируемого понижением
влажности атмосферы. Содержание воды в пленках и центры гидратации
комплексов ДНК-ОДА и ДНК-ДОДА существенно различаются. Таким образом,
второй компонент мультислойной пленки принципиальным образом изменяет
конформационное состояние основного компонента, характер межмолекулярных
взаимодействий, формирующих пленку ее структуру и гидратацию.