СИРИНГОМИЦИНОВЫЕ КАНАЛЫ В ЛИПИДНЫХ БИСЛОЯХ КАК МОДЕЛЬ КЛАСТЕРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ИОННЫХ КАНАЛОВ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН

Щагина Л. В., Каулин Ю. А., Безруков С. М., Титер Д., Бранд Д., Такемото Д., Малев В. В.
Институт цитологии РАН, 194064 Санкт-Петербург; *Национальный Институт здоровья, Бетезда, США; **Monell Chemical Senses Center, Филадельфия, США ; ***Университет штата Юта, Логан, США
Положительно заряженный липодепсипептид, сирингомицин Е (СМЕ) в бислойных липидных мембранах (БЛМ), при одностороннем его введении, образует каналы преимущественно анионной проводимости с выраженной потенциал-зависимостью открывания и закрывания [Feigin et al., 1996]. В мембранах, разделяющих 0,1 М растворы NaCl (рН 6) и сформированных из эквимолярной смеси диолеилфосфатидилсерина и диолеилфосфатидилэтаноламина, обнаружено два уровня проводимости СМЕ-каналов (большие и малые), различающихся в 6-7 раз. Оказалось, что и большие и малые каналы имеют радиус @ 1нм [Кaulin et al., 1998; Щагина и др., 1998]. Вольт-амперные кривые одиночных каналов асимметричны. При малых концентрациях соли в окружающем БЛМ растворе продолжительности существования в открытом состоянии малых и больших каналов соизмеримы. Для выяснения механизма потенциал-зависимости СМЕ-каналов и природы их организации исследовались кинетические характеристики интегральной проводимости СМЕ-модифицированных БЛМ. Кривые роста и выхода на плато проводимости БЛМ при положительных разностях потенциалов и уменьшение проводимости до нулевых значений при отрицательных разностях потенциалов подчиняются двуэкспоненциальной зависимости. Амплитуды этой зависимости различны по знаку при положительных потенциалах и совпадают при отрицательных, а постоянные времени меньше нуля в обоих случаях. Величины амплитуд зависят от потенциала и от концентрации СМЕ, а постоянные времени зависят только от потенциала. При заданной разности потенциалов на мембране токи насыщения пропорциональны шестой степени концентрации СМЕ в водном растворе. Анализ результатов позволил заключить, что существует непроводящее состояние каналов, и предложить следующую модель организации каналов. Каналы разной проводимости принадлежат одному кластеру (агрегату), состоящему из 6-7 молекул СМЕ и некоторого количества молекул липида. Кластер формируется за счет электростатических и гидрофобных взаимодействий. Каналы малой проводимости состоят из одной молекулы СМЕ и части липидных молекул, входящих в агрегат, что предполагает асимметрию канала. Синхронное открывание 6-7 малых каналов может быть результатом электростатического взаимодействия между всеми молекулами, входящими в агрегат. Потенциал-зависимость открывания и закрывания каналов, проявляющаяся только при малых концентрациях соли, свидетельствует о наличии "воротного" заряда в каналах, расположенного на границе с водным раствором. Таким образом, СМЕ-каналы имеют черты сходства с-каналами клеточных мембран, что позволяет использовать СМЕ-каналы для моделирования каналов клеточных мембран. Работа выполнялась при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант № 97-04-49626).