Dlaczego hemoglobina sierpowata migruje wolniej niż normalnie podczas elektroforezy żelowej?

Podczas elektroforezy cząsteczki są rozdzielane na podstawie ich ładunku i wielkości. Hemoglobina sierpowata (HbS) różni się od normalnej hemoglobiny (HbA) mutacją w genie beta-globiny, w wyniku której następuje podstawienie pojedynczego aminokwasu (kwasu glutaminowego na walinę) w łańcuchu beta-globiny. Zmiana ta wpływa na ogólny kształt i ładunek cząsteczki hemoglobiny.

W HbS podstawienie waliną powoduje, że cząsteczka staje się mniej rozpuszczalna i bardziej podatna na polimeryzację. Po odtlenieniu cząsteczki HbS mają tendencję do agregowania i tworzenia wydłużonych, sztywnych polimerów, które mogą zniekształcać czerwone krwinki, prowadząc do charakterystycznego sierpowatego kształtu.

Podczas elektroforezy żelowej HbS migruje wolniej w porównaniu do HbA z powodu kilku czynników:

Rozmiar i kształt: Spolimeryzowane cząsteczki HbS są większe i mają bardziej nieregularny kształt w porównaniu do HbA. Większe cząsteczki na ogół migrują wolniej przez matrycę żelową. Dodatkowo wydłużony i zniekształcony kształt polimerów HbS utrudnia ich przemieszczanie się w żelu.

Opłata: Mutacja w HbS zmienia całkowity ładunek cząsteczki. W porównaniu do HbA, HbS ma zmniejszony ładunek ujemny netto. Matryca żelowa stosowana w elektroforezie ma zazwyczaj ładunek ujemny, który przyciąga cząsteczki naładowane dodatnio. Ponieważ HbS ma słabszy ładunek ujemny, ulega mniejszemu przyciąganiu elektrostatycznemu w kierunku bieguna ujemnego, co powoduje wolniejszą migrację.

Interakcja z matrycą żelową: Polimery HbS mogą oddziaływać z matrycą żelową w większym stopniu niż HbA. Ta interakcja może stworzyć dodatkowy opór dla ruchu cząsteczek HbS, jeszcze bardziej spowalniając ich migrację.

W wyniku działania tych czynników HbS migruje wolniej niż HbA podczas elektroforezy żelowej, tworząc wyraźne prążki, które można uwidocznić i wykorzystać do identyfikacji i różnicowania osób z cechą sierpowatokrwinkową lub niedokrwistością sierpowatokrwinkową od osób z prawidłową hemoglobiną.