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.