Роботи Л. Полінга у вивченні гемоглобіну

У 1959 році Л. Полінг показав, що в основі цього захворювання лежать певні біохімічні зміни. Він виділяв гемоглобін з еритроцитів, поміщаючи їх в воду; під впливом осмотичного тиску клітини лопалися і весь гемоглобін переходив в розчин. Потім вчений завдав невелика кількість нормального гемоглобіну – гемоглобіну А – на аркуш паперу, змоченою слабким сольовим розчином, а до протилежних країв листа доклав електроди (т. Е. Справив електрофорез).

Поступово гемоглобін А перемістився до позитивного полюса: це показувало, що його молекули несуть негативний заряд. Гемоглобін, отриманий від хворого з серповидно-клітинної анеміей- гемоглобін S – також пересувався в електричному полі до позитивного полюса, але значно повільніше, а гемоглобін людей, гетерозиготних по гену серповидноклеточности, при міграції розділився на дві фракції – швидку і повільну. Ці фракції були потім ідентифіковані як гемоглобін А та гемоглобін S. Таким чином, виявилося, що у людей, гетерозиготних за цією ознакою, є обидва типи гемоглобіну.

Відомий біохімік В. Інгрем запропонував цікавий метод аналізу гемоглобіну, що дозволяє визначити відмінності в будові його молекул. Молекула гемоглобіну складається з двох симетричних половин, в кожній з яких налічується близько 300 амінокислот. Таку молекулу зазвичай називають полипептидом, а структурні одиниці, з яких вона складається – пептидами. Впливаючи на гемоглобін протеолітичних ферментом трипсином, можна розщепити всі зв’язки, якими лізин і аргінін з’єднані з сусідніми амінокислотами. Використовуючи цей метод, Інгрем отримував з кожної половини молекули гемоглобіну 28 пептидів. Потім він розділив всі пептиди методом електрофорезу на папері, оскільки кожен з них мав власну швидкість міграції в електричному полі.

Інгрем виявив, що гемоглобін А відрізняється від гемоглобіну S тільки одним з 28 пептидів. Дослідження цього пептиду показало, що вся різниця полягає в єдиній амінокислоті: в гемоглобін S замість глутамінової кислоти входить амінокислота валін. Цього генетично зумовленого відмінності між молекулами двох гемоглобинов виявилося досить для зміни рухливості молекул при електрофорезі.

Глутамінова кислота має негативний заряд, а валін електрично нейтральний; в результаті сумарний заряд молекули змінюється. Цим же відмінністю в структурі молекули обумовлена і серповидність еритроцитів: при незначному зниженні вмісту кисню в крові (приблизно такому, яке має місце в капілярах після поглинання кисню тканинами) гемоглобін кристалізується таким чином, що його молекули набувають подовжню орієнтацію, і це змінює відповідно форму еритроцитів . У людей, гетерозиготних по гену серповидноклеточности, на частку гемоглобіну S припадає приблизно 24-45% гемоглобіну; нормального гемоглобіну виявляється цілком достатньо для забезпечення потреб організму; однак при зниженні концентрації кисню в повітрі у таких людей може розвинутися анемія.

...
ПОДІЛИТИСЯ: