Zakaj se hemoglobin srpastih celic med elektroforezo v gelu premika počasneje kot običajno?

Med elektroforezo se molekule ločijo glede na naboj in velikost. Hemoglobin srpastih celic (HbS) se razlikuje od normalnega hemoglobina (HbA) zaradi mutacije v genu za beta-globin, ki povzroči zamenjavo ene same aminokisline (glutaminske kisline z valinom) v verigi beta-globina. Ta sprememba vpliva na celotno obliko in naboj molekule hemoglobina.

V HbS substitucija valina povzroči, da molekula postane manj topna in bolj nagnjena k polimerizaciji. Ko so deoksigenirane, se molekule HbS nagibajo k agregaciji in tvorijo podolgovate, toge polimere, ki lahko popačijo rdeče krvne celice, kar povzroči značilno srpasto obliko.

Med elektroforezo v gelu HbS migrira počasneje kot HbA zaradi več dejavnikov:

Velikost in oblika: Polimerizirane molekule HbS so večje in imajo bolj nepravilno obliko v primerjavi s HbA. Večje molekule na splošno migrirajo počasneje skozi matriko gela. Poleg tega podolgovata in popačena oblika polimerov HbS ovira njihovo gibanje skozi gel.

Zaračunavanje: Mutacija v HbS spremeni celoten naboj molekule. V primerjavi s HbA ima HbS zmanjšan neto negativni naboj. Gel matrica, ki se uporablja pri elektroforezi, ima običajno negativen naboj, ki privlači pozitivno nabite molekule. Ker ima HbS šibkejši negativni naboj, doživlja manjšo elektrostatično privlačnost proti negativnemu polu, kar povzroči počasnejšo migracijo.

Interakcije z matriko gela: Polimeri HbS lahko obsežneje sodelujejo z matriko gela kot HbA. Ta interakcija lahko ustvari dodaten odpor za gibanje molekul HbS, kar dodatno upočasni njihovo migracijo.

Zaradi teh dejavnikov HbS migrira počasneje kot HbA med elektroforezo v gelu, pri čemer nastanejo različni trakovi, ki jih je mogoče vizualizirati in uporabiti za identifikacijo in razlikovanje med posamezniki s srpastocelično lastnostjo ali anemijo srpastih celic od tistih z normalnim hemoglobinom.