Proč srpkovitý hemoglobin migruje během gelové elektroforézy pomaleji než normálně?

Během elektroforézy se molekuly oddělují na základě jejich náboje a velikosti. Srpkovitý hemoglobin (HbS) se liší od normálního hemoglobinu (HbA) v důsledku mutace v genu beta-globinu, což vede k substituci jedné aminokyseliny (kyselina glutamová za valin) v řetězci beta-globinu. Tato změna ovlivňuje celkový tvar a náboj molekuly hemoglobinu.

U HbS substituce valinem způsobuje, že se molekula stává méně rozpustnou a náchylnější k polymeraci. Při deoxygenaci mají molekuly HbS tendenci se shlukovat a vytvářet protáhlé tuhé polymery, které mohou deformovat červené krvinky, což vede k charakteristickému srpkovitému tvaru.

Během gelové elektroforézy HbS migruje pomaleji ve srovnání s HbA v důsledku několika faktorů:

Velikost a tvar: Polymerizované molekuly HbS jsou větší a mají nepravidelnější tvar ve srovnání s HbA. Větší molekuly obecně migrují gelovou matricí pomaleji. Navíc prodloužený a zdeformovaný tvar polymerů HbS brání jejich pohybu gelem.

Poplatek: Mutace v HbS mění celkový náboj molekuly. Ve srovnání s HbA má HbS snížený čistý záporný náboj. Gelová matrice používaná při elektroforéze má typicky záporný náboj, který přitahuje kladně nabité molekuly. Protože HbS má slabší záporný náboj, zažívá menší elektrostatickou přitažlivost k zápornému pólu, což má za následek pomalejší migraci.

Interakce s gelovou matricí: Polymery HbS mohou interagovat s gelovou matricí více než HbA. Tato interakce může vytvořit dodatečný odpor vůči pohybu molekul HbS a dále zpomalit jejich migraci.

V důsledku těchto faktorů migruje HbS během gelové elektroforézy pomaleji než HbA a vytváří zřetelné pruhy, které lze vizualizovat a použít k identifikaci a odlišení jedinců se srpkovitou anémií nebo srpkovitou anémií od jedinců s normálním hemoglobinem.