Hvorfor migrerer seglcellehæmoglobin langsommere end normalt under gelelektroforese?

Under elektroforese adskilles molekyler baseret på deres ladning og størrelse. Seglcellehæmoglobin (HbS) adskiller sig fra normalt hæmoglobin (HbA) på grund af en mutation i beta-globingenet, hvilket resulterer i substitution af en enkelt aminosyre (glutaminsyre til valin) i beta-globinkæden. Denne ændring påvirker hæmoglobinmolekylets overordnede form og ladning.

I HbS bevirker valinsubstitutionen, at molekylet bliver mindre opløseligt og mere tilbøjeligt til polymerisering. Når de er deoxygeneret, har HbS-molekyler en tendens til at aggregere og danne aflange, stive polymerer, der kan forvrænge røde blodlegemer, hvilket fører til den karakteristiske seglform.

Under gelelektroforese migrerer HbS langsommere sammenlignet med HbA på grund af flere faktorer:

Størrelse og form: De polymeriserede HbS-molekyler er større og har en mere uregelmæssig form sammenlignet med HbA. Større molekyler migrerer generelt langsommere gennem gelmatrixen. Derudover hindrer den aflange og forvrængede form af HbS-polymerer deres bevægelse gennem gelen.

Debitering: Mutationen i HbS ændrer den samlede ladning af molekylet. Sammenlignet med HbA har HbS en reduceret netto negativ ladning. Gelmatrixen, der bruges i elektroforese, har typisk en negativ ladning, som tiltrækker positivt ladede molekyler. Da HbS har en svagere negativ ladning, oplever det mindre elektrostatisk tiltrækning mod den negative pol, hvilket resulterer i langsommere migration.

Interaktioner med gelmatrixen: HbS-polymererne kan interagere med gelmatrixen mere omfattende end HbA. Denne interaktion kan skabe yderligere modstand mod bevægelsen af ​​HbS-molekyler, hvilket yderligere bremser deres migration.

Som et resultat af disse faktorer migrerer HbS langsommere end HbA under gelelektroforese, hvilket producerer distinkte bånd, der kan visualiseres og bruges til at identificere og differentiere mellem individer med seglcelleegenskaber eller seglcellesygdomme fra dem med normalt hæmoglobin.