Сходство фазового поведения смесей ПАВ с полимерами и смешанными растворами полимеров (стр. 3 из 3)

5. Компактизация молекул ДНК катионными ПАВ: применение в генной терапии

Двойная спираль ДНК представляет собой сильно заряженный и жесткий полианион. Из-за высокой плотности заряда ДНК сильно взаимодействует с катионными ПАВ. Изотермы связывания ПАВ молекулами ДНК обнаруживают сильную кооперативную ассоциацию, а фазовые диаграммы — сильное ассоциативное фазовое разделение. Поскольку ДНК имеет большую молекулярную массу, такие взаимодействия на молекулярном уровне можно непосредственно наблюдать с помощью микроскопа. При добавлении катионного ПАВ к раствору ДНК молекулы ДНК претерпевают конформационный переход из состояния вытянутого клубка в состояние компактной глобулы (рис. 14). Молекулы ДНК компактизуются индивидуально, и в широкой области концентраций клубки и глобулы сосуществуют.

Молекула нативной ДНК сильно вытянута вследствие электростатического отталкивания между различными участками полимерной молекулы (движущая сила обеспечивается энергией распределения противоионов). В присутствии многозарядных противоионов возникает сила притяжения, обусловленная эффектами ионионной корреляции, между различными участками молекулы ДНК, что приводит к свертыванию молекулы. ДНК индуцирует самоассоциацию катионных ПАВ, и возникающие агрегаты ПАВ действуют как многозарядные противоионы. Компактизацию ДНК под влиянием ПАВ можно рассматривать как ассоциативное разделение фаз на молекулярном уровне.

Рис. 14. При введении флуоресцентной метки молекулы ДНК можно непосредственно наблюдать с помощью флуоресцентного микроскопа. Добавление катионного ПАВ приводит к компактизации индивидуальных молекул ДНК

Многие болезни имеют генетическое происхождение и связаны с изменениями в последовательности ДНК. Для того чтобы ДНК могла переноситься в клетки, она должна быть в компактной конформации. Добавка катионных компонентов, в том числе катионных ПАВ, способствует трансфекции ДНК в клетки и потому представляет большой интерес для развития генной терапии.