Varför migrerar sicklecellshemoglobin långsammare än normalt under gelelektrofores?

Under elektrofores separeras molekyler baserat på deras laddning och storlek. Sicklecellshemoglobin (HbS) skiljer sig från normalt hemoglobin (HbA) på grund av en mutation i beta-globingenen, vilket resulterar i substitution av en enda aminosyra (glutaminsyra till valin) i betaglobinkedjan. Denna förändring påverkar den övergripande formen och laddningen av hemoglobinmolekylen.

I HbS gör valinsubstitutionen att molekylen blir mindre löslig och mer benägen att polymeriseras. När de är syrefria tenderar HbS-molekyler att aggregera och bilda långsträckta, stela polymerer som kan förvränga röda blodkroppar, vilket leder till den karakteristiska skäran.

Under gelelektrofores migrerar HbS långsammare jämfört med HbA på grund av flera faktorer:

Storlek och form: De polymeriserade HbS-molekylerna är större och har en mer oregelbunden form jämfört med HbA. Större molekyler vandrar i allmänhet långsammare genom gelmatrisen. Dessutom hindrar den långsträckta och förvrängda formen av HbS-polymerer deras rörelse genom gelén.

Debitering: Mutationen i HbS förändrar den totala laddningen av molekylen. Jämfört med HbA har HbS en minskad negativ nettoladdning. Gelmatrisen som används vid elektrofores har vanligtvis en negativ laddning, som attraherar positivt laddade molekyler. Eftersom HbS har en svagare negativ laddning upplever det mindre elektrostatisk attraktion mot den negativa polen, vilket resulterar i långsammare migration.

Interaktioner med gelmatrisen: HbS-polymererna kan interagera med gelmatrisen mer omfattande än HbA. Denna interaktion kan skapa ytterligare motstånd mot rörelsen av HbS-molekyler, vilket ytterligare saktar ner deras migration.

Som ett resultat av dessa faktorer migrerar HbS långsammare än HbA under gelelektrofores, vilket producerar distinkta band som kan visualiseras och användas för att identifiera och skilja mellan individer med sicklecell-egenskap eller sicklecell-sjukdom från de med normalt hemoglobin.