Hvorfor migrerer sigdcellehemoglobin langsommere enn normalt under gelelektroforese?

Under elektroforese separeres molekyler basert på ladning og størrelse. Sigdcellehemoglobin (HbS) skiller seg fra normalt hemoglobin (HbA) på grunn av en mutasjon i beta-globingenet, noe som resulterer i substitusjon av en enkelt aminosyre (glutaminsyre til valin) i beta-globinkjeden. Denne endringen påvirker den generelle formen og ladningen til hemoglobinmolekylet.

I HbS fører valinsubstitusjonen til at molekylet blir mindre løselig og mer utsatt for polymerisering. Når de er deoksygenert, har HbS-molekyler en tendens til å aggregere og danne langstrakte, stive polymerer som kan forvrenge røde blodceller, noe som fører til den karakteristiske sigdformen.

Under gelelektroforese migrerer HbS langsommere sammenlignet med HbA på grunn av flere faktorer:

Størrelse og form: De polymeriserte HbS-molekylene er større og har en mer uregelmessig form sammenlignet med HbA. Større molekyler migrerer vanligvis langsommere gjennom gelmatrisen. I tillegg hindrer den langstrakte og forvrengte formen til HbS-polymerer deres bevegelse gjennom gelen.

Belastning: Mutasjonen i HbS endrer den totale ladningen til molekylet. Sammenlignet med HbA har HbS en redusert netto negativ ladning. Gelmatrisen som brukes i elektroforese har vanligvis en negativ ladning, som tiltrekker seg positivt ladede molekyler. Siden HbS har en svakere negativ ladning, opplever den mindre elektrostatisk tiltrekning mot den negative polen, noe som resulterer i langsommere migrasjon.

Interaksjoner med gelmatrisen: HbS-polymerene kan samhandle med gelmatrisen mer omfattende enn HbA. Denne interaksjonen kan skape ytterligere motstand mot bevegelsen av HbS-molekyler, og redusere migrasjonen ytterligere.

Som et resultat av disse faktorene migrerer HbS langsommere enn HbA under gelelektroforese, og produserer distinkte bånd som kan visualiseres og brukes til å identifisere og skille mellom individer med sigdcelletrekk eller sigdcellesykdom fra de med normalt hemoglobin.