СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНО-ИОННОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ НУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ В ПЛЕНКЕ И В РАСТВОРЕ
Сухоруков Б. И., Сухоруков Г. Б., Шабарчина Л. И., Монтрель М. М.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино; *Институт кристаллографии РАН, Москва
Наиболее адекватной моделью
для изучения роли иммобилизации в молекулярно-ионных превращениях
нуклеиновых кислот нам представляется использование нерастворимых
организованных пленок, обладающих низкой текучестью, близкой к
твердому телу. В данной работе были изучены мультислойные пленки,
изготовленные по технологии Лэнгмюра-Блоджетт (ЛБ) с чередующимися
слоями полицитидиловой кислоты (поли(С)) и катионного сурфактанта
диоктадецилдиметиламмония (ДОДА). Этот катион, обеспечивая иммобилизацию
поли(С) в водной среде, не имеет титруемых групп. Выбор поли(С)
в качестве титруемого полимера был обусловлен как его сравнительно
простым строением, так и тем, что он испытывает молекулярно-ионное
превращение в удобной для измерения области рН (~ 6-7), которое
сопровождается наиболее сильным и легко регистрируемым обратимым
конформационным переходом из однонитевого в двунитевое состояние
и обратно. Обнаружено, что кривые титрования поли(С) в пленках
отличаются от таковых в растворе прежде всего наличием очень большого
гистерезиса прямого и обратного титрования в 2-3 ед. рН, а также
величиной эффективного рК и параметра кооперативности.
рК депротонирования поли(С) в пленке сдвинута в щелочную,
а рК протонирования - в кислую область рН по сравнению
с раствором. При повторных циклах титрования величина гистерезиса
уменьшается, кооперативность депротонирования поли(С) растет,
а эффективное рК депротонирования сдвигается в кислую область
примерно на 2 ед. рН. Эти особенности кривых титрования свидетельствуют
о том, что молекулярно-ионное превращение поли(С) в ЛБ-пленках
сопровождается как конформационным превращением полинуклеотида,
так и перестройкой молекулярной структуры всей плёнки. Предполагается,
что в обоих этих процессах происходят значительные перемещения
молекул полимера и сурфактанта. Для одно- и двух- нитевого состояний
поли(С) характерна, по-видимому, своя структура гидрофобного окружения,
отличающаяся от пленочной структуры лэнгмюровского монослоя ДОДА
в отсутствие поли(С). Уменьшение гистерезиса при последующих циклах
молекулярно-ионного превращения поли(С) в пленке нам представляется
как следствие выкристаллизации (фазового разделения). В результате
исчезает исходная слоевая структура ЛБ-пленки и возникает новая,
состоящая из совокупности "блоков" молекул поли(С),
включенных в гидрофобную матрицу ДОДА.