Pri ljudeh imajo embrionalne in fetalne oblike hemoglobina večjo afiniteto za kisik kot odrasli. To je posledica?

Pri ljudeh imajo embrionalne in fetalne oblike hemoglobina večjo afiniteto za kisik kot pri odraslih. To je predvsem posledica prisotnosti specifične vrste globinske verige, imenovane gama globinska veriga. Med razvojem zarodka in ploda je prevladujoča vrsta hemoglobina hemoglobin F (HbF), ki je sestavljen iz dveh globinskih verig alfa in dveh globinskih verig gama. V primerjavi s hemoglobinom odraslega (hemoglobin A ali HbA), ki ima dve globinski verigi alfa in dve globinski verigi beta, ima HbF večjo afiniteto za kisik.

Globinske verige gama v HbF imajo višjo intrinzično afiniteto za kisik kot globinske verige beta v HbA. Ta razlika se pripisuje številnim strukturnim variacijam med verigama gama in beta globina. Eden ključnih dejavnikov je prisotnost specifične aminokisline, imenovane serin, na položaju 143 v verigi gama globina. V HbA ta položaj zaseda histidin. Serinski ostanek v HbF omogoča tvorbo dodatne vodikove vezi s kisikom, kar prispeva k povečani afiniteti do kisika.

Poleg tega imajo verige gama globina višjo stopnjo kooperativnosti v primerjavi z verigami beta globina. Kooperativnost se nanaša na pojav, kjer vezava kisika na eno podenoto molekule hemoglobina olajša vezavo kisika na druge podenote. Večja kooperativnost pri HbF omogoča strmejšo krivuljo vezave kisika, kar povzroči večje povečanje nasičenosti s kisikom pri nižjih koncentracijah kisika.

Večja afiniteta HbF do kisika je ključna za razvoj ploda. Zagotavlja, da lahko plod učinkovito črpa kisik iz materinega krvnega obtoka, kjer je napetost kisika manjša kot v pljučih odraslega. Posledično lahko plod dobi dovolj kisika za svoje presnovne potrebe kljub nižji koncentraciji kisika v materničnem okolju.

Po rojstvu se proizvodnja HbF postopoma zmanjšuje, proizvodnja HbA pa narašča. Prehod s HbF na HbA je običajno končan v prvih nekaj mesecih življenja. To zamenjavo v vrstah hemoglobina uravnavajo različni dejavniki, vključno s spremembami v izražanju genov, ravni kisika in razpoložljivostjo globinskih verig.