15.3I: Серповидно-клітинна хвороба
- Page ID
- 5434
Найпоширеніший гемоглобін дорослих людей відомий як гемоглобін А (Hb A). Однак інші варіанти форми гемоглобіну зустрічаються у деяких людей. Один з таких називається гемоглобіном S (Hb S). Особи, які виробляють Hb S виключно страждають серповидно-клітинною хворобою. Серповидноклітинна хвороба досить поширена в районах Африки та Азії, схильних до малярії, а також зустрічається у афроамериканців та інших, що походять від жителів цих регіонів. Свою назву хвороба отримала від того, що еритроцити пацієнта при проходженні через капіляри стають серповидної або серповидної форми, особливо в тканині, які активно метаболізуються. Спотворені клітини дуже крихкі і схильні до розриву задовго до того, як їх нормальний термін життя (близько 120 днів) закінчиться. Це викликає важку анемію (породжує альтернативну назву захворювання: серповидно-клітинна анемія).

Причини серповидно-клітинної анемії
Особи з серповидно-клітинною хворобою успадкували від кожного з батьків ген - β S - кодує бета-ланцюг гемоглобіну. Особи, які успадковують лише один ген β S разом з алелем β A, мають у своїх еритроцитах як Hb A, так і Hb S. У США, що не містять малярії, ці гетерозиготи добре. У регіонах, де малярія поширена, наявність одного з кожного гена бета-ланцюга (β A та β S) надає стійкість до одного з найнебезпечніших видів малярії (falciparum). Це пояснило б, чому ген Hb S настільки поширений у цих регіонах.
Визначено амінокислотні послідовності бета-ланцюгів Hb A та Hb S. Бета-ланцюги ідентичні за винятком амінокислоти в положенні 6 (рахуючи, як завжди, з амінотерміналу). Цю позицію займає глутамінова кислота в ланцюгах Hb A, але в бета-ланцюгах Hb S замість нього виявляється валін.

Чому ця єдина амінокислота змінюється в ланцюжку з 146 амінокислот так різко змінюють властивості дезоксигенізованого гемоглобіну? При переході з глутамінової кислоти на валін сильно гідрофільна молекула була замінена сильно гідрофобною. Позиція 6 розташована на поверхні бета-ланцюга, де вона зазвичай піддається впливу води. Цей перехід від гідрофільної до гідрофобної області на поверхні знижує розчинність молекули і сприяє утворенню великих нерозчинних агрегатів.
Мутація, яка виробляє Hb S, є однобазовою заміною, при якій заміна T на A на 17-му нуклеотиді чуттєвого пасма першого екзона гена бета-ланцюга перетворює кодон на глутамінову кислоту (GAG) в кодон для валіну (GTG). Хоча ця зміна може спочатку здатися тривіальною, результуюча заміна валіну на глутамінову кислоту так змінює фізичні властивості гемоглобіну, що серйозне захворювання виробляється у людей, що несуть обидва гени для ознаки.