Ряд методов определения диаметра водных пор (каналов) в мембранах и клеточных оболочках основан на использовании в качестве молекулярных калибров гомологичных рядов гидрофильных нейтральных веществ с разной молекулярной массой (сахара, олигосахариды, гликоли и полиэтиленгликоли (ПЭГ)). Методы различаются по измеряемой величине и способу оценки порогового значения молекулярной массы М_t и соответственно гидродинамического радиуса молекулы r_g, выше которого они перестают проходить через поры. При изучении одиночных ионных каналов, образуемых в липидных мембранах антибиотиками, токсинами и др., значение М_t оценивается по характерному излому кривой зависимости проводимости канала от средней мол. массы, , неэлектролита при выходе кривой на плато в области больших , (Сабиров и др.,1991, Krasilnikov et. al., 1992). Однако при такой оценке не учитывается полидисперсность коммерческих препаратов полимеров, которая в основном и определяет диапазон плавной зависимости измеряемого параметра от . 1. Исходя из реальной дисперсии ПЭГ мы показали, что диаметру канала (поры) соответствует средний радиус r_g, молекул такого ПЭГ, когда пора заполнена его легкими фракциями на 65-70%. Неучет полидисперсности ПЭГ приводит к завышенной, до 35%, оценки диаметра пор.
2. С учетом дисперсности ПЭГ мы определили эффективный диаметр катионных (кальциевых) каналов из клеток водоросли Nitellopsis, реконструированных в бислойной липидной мембране. Эти каналы имеют кластерную организацию, т.е. образованы комплексом из протоканалов. Поэтому ожидалось, что каналы-кластеры с разной проводимостью, (разным числом протоканалов в кластере) будут иметь одно и тоже значение r_g, соответствующее радиусу протоканала. Измерения проводились с каналами проводимостью 100 и 350 пСм (в 0,1 MKCl). Эффективный радиус канала с низкой проводимостью оказался равным 0,63 нм. (по ранее принятой методике оценки - 0,87 нм). Зависимость тока канала 350 пСм от полимера имеет, в отличие от низкопроводящего канала, промежуточное плато. Предполагается, что оно связано с наличием узкого места с радиусом около 0,48 нм в структуре канала, в то время как радиус вестибюля практически совпадает с таковым канала первого типа. Через оба канала проходят ионы тетраэтиламмония (кристаллический радиус 0,4 нм). 3. Для сопоставления геометрических параметров реконструированного канала с Са²⁺-каналом нативной клетки Chara corallina изучали влияние ПЭГ во внешнем растворе на переходный ток этих каналов в режиме фиксации потенциала на клетке. Вместо ожидаемого увеличения амплитуды тока с ростом полиэтилен-гликоля (ПЭГ) наблюдали его резкое уменьшение вплоть до нулевого значения в районе ПЭГ 1450. Предполагается, что это падение амплитуды переходного тока обусловлено уменьшением времени жизни каналов в открытом состоянии под влиянием осмотического стресса. 4. На изолированном отрезке клеточной оболочки водоросли Chara corallina ("тени"), заполненном непроникающим через неё ПЭГ 6000, из осмотических измерений установили, что M_t даже у молодых клеток водоросли не превышает 1050 Да, что соответствует максимальному диаметру пор в клеточной оболочке размером около 2,1 нм. Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекты № 96-04-48297 и № 99-04-48553).