Neste trabalho foram analisadas sob o ponto de vista físico-químico, as interações entre DNA e lipossomos catiônicos de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB). Foram utilizados os seguintes modelos: 1) 2\'-desoxiadenosina 5\'-monofosfato (DMP), um modelo de unidade monomérica do polímero que é o DNA; 2) DNAs de bacteriófagos T2, T4, T5, T7 e λ; 3) vesículas pequenas de DODAB preparadas por sonicação; 4) vesículas grandes de DODAB preparadas por aquecimento (56 ºC/30 minutos) ou vaporização clorofórmica. A interação entre 2\'-desoxiadenosina 5\'-monofosfato (DMP) e lipossomos de DODAB resultou em adsorção máxima de DMP ao lipossomo catiônico com uma proporção molar DODAB : DMP de 2:1 e mobilidade eletroforética (ME) mínima mas positiva dos lipossomos. Em força iônica de 5 mM, a adsorção máxima de DMP sobre os lipossomos aproxima-se de zero, mostrando que a formação do complexo DODAB/DMP é essencialmente dirigida pela atração eletrostática. A adição de nucleotídeo na faixa de milimolar (0,4 - 1,5 mM) induz a um aumento de turbidez da dispersão de lipossomos (DODAB 0,08 mM) em função do tempo. Ocorrem velocidades de floculação muito maiores que as obtidas por adição de NaCl (40 120 mM). O nucleotídeo comporta-se como um ânion hidrofóbico com uma afinidade pela membrana muito maior que a exibida por um ânion simples como o cloreto. DMP induz ruptura dos lipossomos contendo [14C]sacarose, sugerindo que a interação DMP/bicamada não é superficial. Embora a interação preserve a carga positiva do liposomo, a integridade lipossomal não é preservada. Na adsorção máxima, a inserção de DMP na bicamada é a explicação mais razoável para manutenção da carga positiva da vesícula, proporção molar DODAB : DMP de 2:1 e extravasamento de conteúdo interno lipossomal. A interação DODAB/DNA também é dirigida por atração eletrostática entre o DNA e a bicamada catiônica. Marcadores incorporados ao DNA ou a sítios da bicamada são deslocados para a água devido à interação. Sob condições de excesso de DODAB, na situação de adsorção máxima de DODAB sobre DNA, existem cerca de 70 moléculas de DODAB por nucleotídeo de DNA e esta proporção não depende do tipo de DNA. A interação DODAB/DNA leva à formação de glóbulos visíveis por microscopia óptica de campo escuro e ocorrência de uma dependência linear entre turbidez e 1/λ2, onde λ é o comprimento de onda da luz incidente. Na condição de adsorção máxima de DODAB, a formação de complexos globulares DODAB/DNA causa perda de hipocromismo da dupla fita de DNA conforme detectado por efeitos de temperatura sobre absorbância em 260 nm de misturas DNA/DODAB. Em suma, a interação de DODAB/DNA não é superficial: o lipossomo perde sua integridade e o DNA perde sua estrutura em dupla hélice, tornando-se fita simples. A atração hidrofóbica entre bases nitrogenadas de DNA e cadeias hidrocarbônicas dos lipídios catiônicos tem papel importante na determinação da estrutura do complexo. / In this work, interactions between DNA and cationic liposomes made up of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) are evaluated from a physicochemical point of view. The following models were used: 1) 2\'-deoxyadenosine 5\'-monophosphate (DMP), a model of monomeric unity of polymer, the DNA; 2) DNAs of T2, T4, T5, T7 and λ bacteriophages; 3) small vesicles of DODAB prepared by sonication; 4) large vesicles of DODAB prepared by heating (56 ºC/30 minutes) or by chloroform vaporization. The interaction between 2\'deoxyadenosine 5\'-monophosphate (DMP) and cationic liposomes made up of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) in water is described. At maximal adsorption, the molar ratio DODAB/DMP is 2:1 and electrophoretic mobility for the liposomes attains a minimum at a positive value. At 5 mM ionic strength, maximal DMP adsorption on the liposome becomes close to zero, demonstrating that the electrostatic attraction essentially drives the DODAB/DMP complexation. Over the millimolar range of DMP concentrations (0.4-1.5 mM), upon nucleotide addition, turbidity of the liposome dispersion (0.08 mM DODAB) steeply increases as a function of time in contrast with the much smaller flocculation rates upon NaCl addition over a much higher range of NaCl concentrations (40-120 mM). The nucleotide behaves as a hydrophobic anion with an affinity for the membrane that is much higher than that exhibited by a simple anion as chloride. DMP-induced rupture of liposomes containing [14C]sacarose was evaluated from dialysis of DMP/liposomes mixtures. In water, DMP-induced leakage of radioactive liposomal contents suggests that the DMP/bilayer interaction is not superficial. Although the interaction preserves the positive liposome charge, it doesn\'t preserve its integrity. At maximal adsorption, DMP insertion in the cationic bilayer is the most reasonable explanation for the remaining positive charge on the vesicle, the 2:1 DODAB : DMP molar ratio, and leakage of internal contents from the liposome. The DODAB/DNA interaction is also driven by the electrostatic attraction between DNA and bilayer. Probes located on DNA or in the bilayer are displaced from their DNA or bilayer sites. Under conditions of DODAB excess, at maximal DODAB adsorption on DNA, there are ca. 70 DODAB molecules adsorbed per nucleotide on DNA, a molar proportion (MP) that does not depend on DNA type. The DODAB/DNA interaction led to formation of globules as visualized from dark-field optical microscopy and to occurrence of a linear dependence between turbidity for the mixture and 1/λ2, where λ is the wavelength of incident light. At maximal DODAB adsorption, the formation of DODAB/DNA globular complexes causes loss of doublestranded DNA hypochromism as detected from temperature effects on DNA absorbance at 260 nm in the presence or absence of DODAB. In summary, liposome loses its integrity and DNA loses its double helix becoming single-stranded. The hydrophobic attraction between nitrogenous bases on DNA and hydrocarbon chains on liposome bilayers plays an important role in determining structure of the complex.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-31052019-091928 |
| Date | 24 November 2000 |
| Creators | Kikuchi, Irene Satiko |
| Contributors | Ribeiro, Ana Maria Carmona |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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