ИЗУЧЕНИЕ ИОНОФОРНОЙ АКТИВНОСТИ ПЕПТИДНЫХ ПОЛИКАТИОНОВ В ЛИПИДНОМ БИСЛОЕ
Корепанова Е. А.
Российский Государственный Медицинский Университет, ПНИЛ биофизики
С целью изучения механизма
действия небольших, биологически активных положительно заряженных
пептидных молекул на биомембраны исследовано действие поликатионных
пептидов с антибактериальными свойствами полимиксинов В и М, протамина
и гистона. Объектами исследования были липидный бислой модельных
и биологических мембран. Модельные мембраны формировали из растительного
лецитина, ДПФХ и ДПФК. Дополнительный заряд на поверхности мембран
создавался анионным детергентом (SDS) и (C12-16)-жирными
кислотами (ЖК). Были изучены: интегральная электропроводность
липидных бислоев и трансмембранные ионные токи при фиксации напряжения
на мембране, пассивный трансмембранный перенос ионов в суспензии
биочастиц, фазовые переходы в фосфолипидах в липосомах (скорость
нагрева образцов 2°/мин. ДАСМ Привалова), поверхностное давление
в монослое фосфолипидов. Основные результаты: (C12-18)
насыщенные ЖК, при использовании их в концентрациях, не превышающих
содержание фосфолипида в бислое, увеличивают плотность заряда
на поверхности мембраны, не оказывая влияния на интегральную электропроводность
БЛМ, и не обособляются в отдельную фазу в липидном бислое, по-видимому,
равномерно распределяясь в плоскости бислоя. Эффекты пептидных
поликатионов в липидном бислое зависят от плотности заряда на
поверхности бислоя, от физического состояния фосфолипидной матрицы,
от плотности упаковки фосфолипидов в бислое и от химической структуры
используемого для создания заряда ПАВ. При Т<Тф.п.
фосфолипида поликатионы не оказывает существенного влияния
на ионную проницаемость не только незаряженных, но и некоторых
отрицательно заряженных бислоев. Однако при этом структура ДПФК-бислоя
несколько нарушается, о чем свидетельствует уширение максимума
температуры фазового перехода и его сдвиг в область более низких
температур. Взаимодействие полимиксина с отрицательно заряженным
бислоем из ДПФК сопровождается структурной перестройкой бислоя
с появлением низкотемпературного домена. Взаимодействие поликатиона
с бислоем из ДПФК при Т>Тф.п. сопровождается
скачкообразным нарастанием трансмембранного тока вследствие возникновения
ионных каналов. В бислоях, отрицательный заряд которых создается
с участием высших жирных кислот, поликатионные пептиды также инициируют
функционирование ионных каналов, независимо от исходного состава
бислоя и физического состояния липидов. Гидрофобизация молекулы
пептида в результате присоединения к ней жирорастворимых противоионов
и снятия заряда увеличивает ее поверхностную активность и способность
встраиваться в липидный бислой. Комплексы из пептида и жирорастворимого
противоиона, по-видимому, служат стуктурными элементами обнаруженных
ионных каналов. Пептидные поликатионы можно отнести к соединениям
многоцелевого действия, характер эффектов которых (от нарушения
ионной проницаемости мембраны до структурно-функциональной дезорганизации
мембран и мембранных ферментных систем) зависит от структуры и/или
физико-химического состояния мембраны: Обнаруженное явление потенцирования
ионофорной активности пептидных поликатионов анионом SDS и высшими
жирными кислотами, по-видимому, может быть распространено на ряд
других поливалентных макромолекул и их жирорастворимых противоионов
и использовано для модификации биологической активности подобных
соединений.