ИСТИНА

Более четверти века назад появились первые работы, посвященные исследованию полиэлектролитных комплексов (ПЭК) нуклеиновых кислот с линейными поликатионами. Уже в этих ранних исследованиях Миллером и Бах было указано на возможность участия ДНК-содержащих ПЭК в интерполиэлектролитных реакциях обмена, анализировался кооперативный характер образующих комплекс межцепных солевых связей, описаны явления равномерного распределения поликатиона между молекулами ДНК и диспропорционирования ПЭК в зависимости от состава комплекса. Последующие физико-химические исследования ПЭК были преимущественно сосредоточены на комплексах, образованных синтетическими поликатионами. Открытие водорастворимых нестехиометричных ПЭК и их изучение позволило выявить фундаментальные особенности этих новых полимерных соединений, исследовать равновесие, кинетику и механизм интерполиэлектролитных реакций с их участием. Знания, накопленные в этой области, делают возможным осуществление нового важного этапа исследований модельных конкурентных реакций, в которых в качестве одного из полиэлектролитных компонентов используется ДНК – биополимер огромной биологической значимости. У истоков этого нового этапа лежат работы, результаты которых обобщены в данной диссертации. Причины наблюдаемого в настоящее время пристального внимания исследователей к ПЭК нуклеиновых кислот с поликатионами обусловлены следующими обстоятельствами. Во-первых, изучение закономерностей образования и свойств комплексов нуклеиновых кислот, а также особенностей их взаимодействия со структурными элементами клетки необходимо для разработки новых эффективных систем транспорта генетического материала. Во-вторых, помимо практического эти вопросы представляют значительный фундаментальный интерес. Дело в том, что ПЭК ДНК с природными поликатионами (полиаминами, гистонами и др.) служат важнейшими структурными элементами упаковки генетического материала в клетках. Взаимодействия между нуклеиновыми кислотами и основными белками, то есть взаимодействия поликислот и полиоснований, играют ключевую роль в регуляции различных фундаментальных функций в живых системах. Комплексы белков с нуклеиновыми кислотами лежат в основе структуры хроматина, рибосом и других компонентов клетки, а также в основе вирусов. Образование комплексов нуклеиновых кислот с гистонами составляет существенный этап в управлении процессами передачи генетической информации. Но изучение комплексообразования оказывается весьма трудной задачей, что обусловлено сложной структурной организацией природных соединений. Вот почему большое значение приобретает изучение модельных систем, включающих как природные, так и синтетические полиэлектролиты. Очевидно, что к перенесению данных, получаемых при исследовании сравнительно простых модельных систем, на процессы, происходящие в живой клетке, следует подходить с определенной осторожностью. Вместе с тем, учитывая роль интерполимерных реакций и поликомплексов в жизнедеятельности клетки, можно полагать, что многие особенности метаболизма смогут найти свое объяснение в терминах химии высокомолекулярных соединений, поскольку закономерности, установленные для синтетических полиэлектролитов оказываются справедливыми и для биополимеров. Исследование поведения поликомплексов ДНК в таких системах может быть весьма полезно как для объяснения уже установленных закономерностей их взаимодействия с биологическими объектами, так и для создания новых эффективных путей направленной доставки нуклеиновых кислот в составе ПЭК в живые клетки. В-третьих, исследование ПЭК, включающих ДНК, модет стать источником новых идей в области исследования поликомплексов. В отличие от большинства других изученных полиионов ДНК способна образовывать высокоупорядоченные межмакромолекулярные (A-, B- и Z-формы) и внутримолекулярные (сверхспирализация) структуры. Продукты взаимодействия таких структур с поликатионами – превосходный объект для изучения механизмов конформационных превращений компонентов ПЭК, обусловленных комплексообразованием. Учитывая важность перечисленных выше проблем и, по существу, отсутствие работ по физико-химическому исследованию конкурентных интерполиэлектролитных реакций с участием ДНК-содержащих ПЭК, нам предстояло разработать подходы к изучению интерполиэлектролитного взаимодействия в таких системах, зафиксировать сам факт протекания конкурентных реакций и выявить факторы, влияющие на их скорость и положение равновесия. Решение этих задач и явилось предметом исследований, осуществленных в данной работе.