Podyplomie

Struktura hemoglobiny. Charakterystyka krwi i elementów morfotycznych

Kazimierz Sułek

Hemoglobina

Podstawową rolą hemoglobiny jest transport tlenu. Hemoglobina odpowiada także, w małym zakresie, za transport dwutlenku węgla i tlenku azotu. Pełnienie tych funkcji umożliwia specyficzna struktura hemoglobiny.

Budowa hemoglobiny

Hemoglobina jest związkiem białka (globiny) i hemu (kofaktor porfirynowy zawierający żelazo). Każda cząsteczka hemoglobiny składa się z dwóch par łańcuchów polipeptydowych globiny, do których dołączone są cztery cząsteczki hemu. Istnieje pięć rodzajów prawidłowych łańcuchów globiny: α, β, γ, δ, ε.

Geny łańcuchów globiny

Geny kodujące każdy z łańcuchów polipeptydowych α, β, γ, δ, ε położone są w odrębnych loci. U zdrowych osób występują:

  • dwie pary identycznych genów dla łańcuchów α
  • przynajmniej dwie różne pary genów łańcuchów γ
  • jedna para genów kodujących łańcuchy β
  • jedna para genów kodujących łańcuchy δ.

Gen dla łańcuchów α jest zlokalizowany na ramieniu krótkim chromosomu 16, a dla łańcuchów β i β-podobnych (ε, δ, γ) – na chromosomie 11. Do aktywacji genów kodujących syntezę globin dochodzi podczas transformacji prekursorów czerwonokrwinkowych w erytroblasty.

Rodzaje hemoglobiny

W poszczególnych fazach rozwoju osobniczego dominuje synteza różnych rodzajów hemoglobiny. Erytrocyty, które pojawiają się ok. 6 tygodnia życia zarodkowego, zawierają hemoglobiny embrionalne zbudowane z łańcuchów α. Wraz z przemianą zarodka w płód rozpoczyna się synteza łańcuchów γ. Dzięki temu łańcuchy α łączą się z łańcuchami γ i powstaje globina α2γ2, czyli hemoglobina płodowa (HbF). Po urodzeniu produkcja łańcuchów γ zmniejsza się, za to syntetyzowane są łańcuchy δ i β. U osób dorosłych dominuje hemoglobina A (α2β2) – jej udział wynosi 97%, hemoglobiny A2 (α2δ2) jest zaledwie 2,5%, a hemoglobiny F (α2γ2) tylko 0,5%. Etapy syntezy β-globiny przedstawia ryc. 1.

Synteza globiny

Początkowo (przy udziale polimerazy RNA) syntetyzowany jest globinowy prekursorowy mRNA, 2-3 razy dłuższy od ostatecznie ulegającego translacji mRNA (po usunięciu intronów dojrzały mRNA zawiera już tylko 4 ulegające translacji eksony). Po uwolnieniu polipeptydów z rybosomów dochodzi do ich szybkiej samoistnej (bez współdziałania enzymów) dimeryzacji, w wyniku której powstają dimery α-β oraz tetramery α2-β2.

Synteza łańcuchów globiny jest powiązana z obecnością hemu, umożliwiającego zapoczątkowanie translacji. Hem unieczynnia inhibitor translacji (HCI – heme controlled inhibitor) oraz pośredniczy w fosforylacji czynnika inicjacyjnego, co sprzyja wiązaniu tRNA z rybosomami. Przy braku hemu HCI gromadzi się w komórce, ograniczając syntezę globiny.