ХЕМОСЕНСОРНЫЕ СВОЙСТВА МУЛЬТИСЛОЙНЫХ ЛЭНГМЮРОВСКИХ И ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТНЫХ ПЛЕНОК, СОДЕРЖАЩИХ НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ
Монтрель М. М., Сухоруков Г. Б., Петров А. И., Шабарчина Л. И., Аполонник Н. В., Сухоруков Б. И.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино; *Институт кристаллографии РАН, Москва; **МГУ им.М.В.Ломоносова, Химический факультет, Москва
С использованием технологии
Лэнгмюра-Блоджетт (ЛБ) получены мультислойные пленки ДНК и полицитидиловой
кислоты (поли(С)) с диоктадецилдиметиламмонием (ДОДА), а методом
поочередной адсорбции (ПА) разноименно заряженных полиионов -
ПА-пленки комплексов поли(С) с полиэтиленимином (ПЭИ) и полиаллиламином
(ПАМ). Эти пленки представляют собой новый класс молекулярных
систем, которые устойчивы в водных средах и содержат повторяющиеся
изолированные слои полинуклеотида, разделенные в случае ЛБ-пленок
гидрофобными бислоями ДОДА, а в случае ПА-пленок слоями гидрофильного
поликатиона. Обнаружено, что молекулы нативной ДНК включаются
в указанные ПА- и ЛБ-пленки в двухспиральном состоянии; молекулы
поли(С) включаются в ПА-пленки в однонитевой непротонированной
форме, а в ЛБ-пленки - в протонированной двухспиральной конформации.
Вследствие этого, ПА-пленки поли(С)-поликатион были выбраны в
качестве сорбента для исследования водородного связывания нуклеиновых
мономеров из раствора иммобилизованной поли(С), а ЛБ- и ПА-пленки,
содержащие двухспиральную ДНК - для изучения связывания молекул-интеркаляторов
двойной спирали, в том числе противоопухолевого препарата дауномицина
и канцерогена 3,4-бензпирена. Исследованы хемосенсорные свойства
ЛБ- и ПА-пленок. Показано, что из окружающего водного раствора
интеркаляторы хорошо проникают вглубь ПА-пленок и значительно
хуже в ЛБ-пленки. В ЛБ-пленках связывание интеркаляторов определяется
не только их взаимодействием с ДНК, но и с гидрофобными слоями
молекул ДОДА. Определены пределы детектирования интеркаляторов
ЛБ- и ПА-пленками. ПА-пленки [поли(С)-ПЭИ] и [поли(С)-ПАМ] хорошо
проницаемы для нуклеозидов и мононуклеотидов, которые связываются
водородными связями с азотистыми основаниями однонитевой полинуклеотидной
матрицы во всем объеме мультислойной пленки. Связывание нуклеиновых
мономеров ПА-пленкой определяется не только водородными связями
основание-основание, но и электростатическим взаимодействием лиганда
с заряженным поверхностным слоем пленки. Установлены ряды предпочтительности
связывания различных нуклеозидов и нуклеотидов. Обнаружена высокая
избирательность связывания пленками комплементарных цитозиновым
основаниям полинуклеотида гуаниновых нуклеозидов и нуклеотидов
из многокомпонентных смесей мономеров. Показано, как обратимость
связывания нуклеиновых мономеров ПА-пленками позволяет использовать
последние не только для аналитических, но и для препаративных
целей.