なぜゲル電気泳動中に鎌状赤血球ヘモグロビンが通常よりも遅く移動するのですか？

電気泳動中、分子は電荷とサイズに基づいて分離されます。鎌状赤血球ヘモグロビン（HBS）は、ベータ - グロビン遺伝子の変異により、正常なヘモグロビン（HBA）とは異なり、ベータグロビン鎖に単一のアミノ酸（グルタミン酸）が置換されます。この変化は、ヘモグロビン分子の全体的な形状と電荷に影響します。

HBSでは、バリンの置換により、分子は可溶性が低くなり、重合が発生しやすくなります。デオキシゲン化すると、HBS分子は凝集し、赤血球を歪む可能性のある細長い硬いポリマーを形成する傾向があり、特徴的な鎌状形状につながります。

ゲル電気泳動中、HBSはいくつかの要因により、HBAと比較して遅く移動します。

サイズと形状： 重合したHBS分子は大きく、HBAに比べてより不規則な形状を持っています。一般に、大きな分子はゲルマトリックスを介してゆっくりと移動します。さらに、HBSポリマーの細長く歪んだ形状は、ゲルを介した動きを妨げます。

充電： HBSの突然変異は、分子の全体的な電荷を変化させます。 HBAと比較して、HBSの純負電荷は減少しています。電気泳動で使用されるゲルマトリックスには通常、負電荷があり、積極的に帯電した分子を引き付けます。 HBSには負の電荷が弱いため、負の極に対する静電引力が少なくなり、移動が遅くなります。

ゲルマトリックスとの相互作用： HBSポリマーは、HBAよりも広範囲にゲル行列と相互作用できます。この相互作用は、HBS分子の動きに追加の抵抗を生み出し、移動をさらに遅くすることができます。

これらの要因の結果として、HBSはゲル電気泳動中にHBAよりも遅く移動し、視覚化できる明確なバンドを生成し、鎌状赤血球形質または鎌状赤血球疾患のある人を正常なヘモグロビンの患者と特定して区別するために使用できます。