ЛИПИДНЫЕ И КЛЕТОЧНЫЕ МЕМБРАНЫ В ПРИСУТСТВИИ ИОНОВ С ВЫСОКИМ СРОДСТВОМ К ФОСФОЛИПИДАМ

Ермаков Ю. А.
Институт электрохимии им.А.Н.Фрумкина РАН, 117071 Москва
В данной работе анализируются результаты экспериментальных исследований взаимодействия липидных мембран из фосфатидилхолина, фосфатидилсерина и их смесей с гадолинием. Предложена методика анализа данных электрокинетических измерений в суспензии липосом с учетом эффекта обеднения раствора катионов из-за их связывания с поверхностью мембран в ячейках малого объема. Результаты измерения электрофоретической подвижности липосом, чувствительные к изменениям в диффузной части электрического двойного слоя, были сопоставлены с изменениями граничного потенциала, зарегистрированными на плоских БЛМ методом компенсации внутримембранного поля. Эти данные позволили установить, что индикатором существенного влияния гадолиния на упаковку липидов в мембранах служат изменения дипольной компоненты граничного потенциала. Показано, что особая роль при этом принадлежит молекулам фосфатидилсерина, межмолекулярное взаимодействие которых в бислое существенно меняется при адсорбции лантанидов. Вывод об изменении упругих свойств липидного бислоя сделан на основе регистрации изменений третьей гармоники емкостного тока, обратно пропорциональной упругости мембраны в поперечном направлении, и по изменению эффективного натяжения бислоя, найденного по изменению площади мембраны в ответ на перепад гидростатического давления. Влияние адсорбированных ионов на межмолекулярные взаимодействия было обнаружено и в опытах с монослоями липидов, в которых зарегистрировано увеличение жесткости монослоя и появление дополнительного скачка Вольта потенциала в присутствии катионов гадолиния в субфазе. Косвенным признаком изменений упаковки липидов, вызванных адсорбцией гадолиния, могут служить и изменение характеристик фазового перехода гель-жидкий кристалл, обнаруженных нами методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Все перечисленные экспериментальные факты свидетельствуют в пользу гипотезы о регулирующей роли неорганических ионов в функционировании мембранных белков, опосредованной их взаимодействием с липидной компонентой клеточных мембран.