Введение к работе
1 .*
Актуальность проблемы. Бурное развитие молекулярной биологии и, частности, науки о биомембранах определяет всё возрастающий интерес хледователей к синтезу и использованию дейтеромеченых липидов. шние структурной организации и функционирования биологических ембран, играющих ключевую роль в координации всех биологических роцессов клетки, позволяет целенаправленно воздействовать на многие изиологические процессы, создавать мембранотропные медицинские репараты, конструировать биосенсоры.
К настоящему времеїги считается, что биологические мембраны редставляют собой "жидкий" липидный бислой, в который погружены ембранные белки, обеспечивающие протекание определенных иохимических реакций.Однако, высокая гетерогенность состава липидного ислоя не согласуется с представлениями о пассивной роли липидов в ачестве структурной матрицы мембраны. В частности, в мембранах широко редставлены липиды с простой эфирной связью, являющиеся близкими груктурными аналогами липидов диацильного типа. Выяснение иологической роли и механизма функционирования этих липидов остается есьма актуальной задачей в липидологии на сегодняшний день.
Для изучения структуры и динамики мембран в настоящее время гироко используются методы дифракции нейтронов и 5ШР-спектроскопии.
При использовании спектроскопии ЯМР широкое распространение олучил подход, основанный на селективном введении изотопных меток в юлекулы компонентов биологических мембран.
Сокращения: ФХ-фюсфатидилхолин, ДМ-димиристоил, ДТ-дитетрадецил, Щ-дипальмитоил, ДГ-дигексадецил, Avq- квадрупольное расщепление.
2 Дейтерий представляет собой стабильный изотоп, который можно
избирательно ввести в гидрофильную или гидрофобную области липидной
молекулы, что дает возможность селективно проследить за поведением не
только отдельных типов молекул, но и молекулярных фрагментов даже в
составе биомембран. При этом свойства липидных молекул не изменяются,
что выгодно отличает дейтериевые метки от спиновых и флуоресцентных
зондов.
К настоящему времени созданы все основные предпосылки для изучения вторичной и третичной структуры мембранных белков методами двумерной 'Н ЯМР-спектроскопии. Для реализации данного метода необходимо использовать липидные бислои, построенные из полностью дейтерированных липидов, то есть бислои, "прозрачные" для методов 'Н ЯМР.
К сожалению методы дифракции нейтронов и ЯМР-спектроскопик обладают малой чувствительностью и требуют значительного расходе дейтеромеченых липидов (10-100 мг/эксперимент).
В связи с этим, разработка и усовершенствование методов синтез: дейтеромеченых липидов, а также их синтонов представляет практически! интерес.
Данная работа выполнялась в соответствии с планом научны; исследований кафедры ХТТОС МИТХТ им. М.В.Ломоносова по теме N 1Б-18-865 "Получение липидов, биорегуляторов липидной природы и и: конъюгатов, изучение поведения в биологических системах, использовали для создания физиологически активных липидных препаратов и липосомны; форм" (номер государственной регистрации 01920018492).
Целью работы явилась разработка удобных в препаративної отношении способов синтеза селективно и полностью дейтерированны фосфатидилхолинов с простой и сложной эфирной связью и и
^итерированных сшітонов, а также сравнительное изучение поведения юсфатидилхолинов алкильного и ацильного типов в составе мембран.
Выполнение работы включало решение следующих основных задач: ) Разработка методов синтеза и получение холинов с дейтериевыми
метками в различных положениях. I) Синтез набора фосфатидилхолинов алкильного и ацильного типа со
структурно-эквивалентными дейтериевыми метками в гидрофильной
области молекулы. і) Разработка удобного в препаративном отношении подхода к синтезу
полностью дейтерированных фосфатидилхолинов диацильного типа. ^Сравнительное изучение свойств фосфатидилхолинов с простой и
сложной эфирной связью в составе мембран методом 2Н-ЯМР.
Научная новизна и практическая ценность. В результате гроведенных исследований разработан новый метод получения 5-дейтеромеченого холина. Предложен удобный способ синтеза фосфатидилхолинов с использованием холина в форме тетрафенилборатной :оли, позволяющий получать в одну стадию с высокими выходами липиды с требуемым набором гидрофобных и гидрофильных заместителей. Данным ;пособом осуществлен синтез ряда фосфатидилхолинов с простой и сложной эфирной связью, имеющих дейтериевые метки в гидрофильной области молекулы. Предлагается универсальный подход к синтезу полностью іейтерированньгх фосфатидилхолинов диацильного типа, основанный на использовании полностью дейтерированного sn-глицеро-З-фосфохолина. При изучении поведения липидов с простой и сложной эфирной связью в ;оставе мембран методом 2Н-ЯМР впервые показаны различия в информации фосфохолиновой группы липидов этих типов, обусловленные электрическими свойствами бислоя.
4 На защиту выносятся следующие основные положения:
-
Методы синтеза дейтеромеченых холинов.
-
Методы синтеза фосфатидилхолинов, меченных дейтерием по холиновомі остатку и полностью дейтерированных фосфатидилхолинов диацильнол типа.
-
Особенности поведения фосфатидилхолинов ацильного и алкильноп типов в составе мембран.
Апробация работы. Результаты, изложенные в диссертационноі работе, докладывались на Международном семинаре "Investigation of th biological and lipid membranes, amphiphiles by means of neutron scattering (Дубна 1992, 1996); Международной школе по биоорганической хими (Москва 1996); Научных семинарах в Центральном институте травматологи и ортопедии (1996, 1997).
Публикации: По материалам диссертации опубликовано 4 статьи, том числе, 1 обзор.
