Perché l'emoglobina falciforme migra più lentamente del normale durante l'elettroforesi su gel?

Durante l'elettroforesi, le molecole vengono separate in base alla loro carica e dimensione. L'emoglobina falciforme (HbS) differisce dall'emoglobina normale (HbA) a causa di una mutazione nel gene della beta-globina, che comporta la sostituzione di un singolo amminoacido (dall'acido glutammico alla valina) nella catena della beta-globina. Questo cambiamento influenza la forma complessiva e la carica della molecola di emoglobina.

Nell'HbS, la sostituzione della valina fa sì che la molecola diventi meno solubile e più incline alla polimerizzazione. Quando deossigenate, le molecole di HbS tendono ad aggregarsi e a formare polimeri rigidi e allungati che possono distorcere i globuli rossi, portandoli alla caratteristica forma a falce.

Durante l'elettroforesi su gel, l'HbS migra più lentamente rispetto all'HbA a causa di diversi fattori:

Dimensioni e forma: Le molecole di HbS polimerizzate sono più grandi e hanno una forma più irregolare rispetto all'HbA. Le molecole più grandi generalmente migrano più lentamente attraverso la matrice del gel. Inoltre, la forma allungata e distorta dei polimeri HbS ne ostacola il movimento attraverso il gel.

Carica: La mutazione in HbS altera la carica complessiva della molecola. Rispetto all'HbA, l'HbS ha una carica negativa netta ridotta. La matrice gel utilizzata nell'elettroforesi ha tipicamente una carica negativa, che attrae molecole caricate positivamente. Poiché l’HbS ha una carica negativa più debole, subisce una minore attrazione elettrostatica verso il polo negativo, con conseguente migrazione più lenta.

Interazioni con la matrice gel: I polimeri dell’HbS possono interagire con la matrice del gel in modo più esteso rispetto all’HbA. Questa interazione può creare ulteriore resistenza al movimento delle molecole di HbS, rallentandone ulteriormente la migrazione.

Come risultato di questi fattori, l’HbS migra più lentamente dell’HbA durante l’elettroforesi su gel, producendo bande distinte che possono essere visualizzate e utilizzate per identificare e differenziare gli individui con tratto falciforme o anemia falciforme da quelli con emoglobina normale.