Hemoglobiny a jejich dědičnost
Molekula hemoglobinu[upravit | editovat zdroj]
Hemoglobin je metaloprotein, který přenáší kyslík v červených krvinkách obratlovců. Bez něj je (buněčné) dýchání nemožné. Molekula se skládá z bílkovinné složky (globinu), kterou představují 4 polypeptidové řetězce (vždy dva a dva jsou identické), a z prostetické skupiny – hemu (= pigment s obsahem železa, který se váže s kyslíkem, a tak podmiňuje schopnost molekuly hemoglobinu přenášet kyslík). Dospělý člověk má v erytrocytech převážně hemoglobin A (Adult), HbA (98 % z celkového Hb u dospělého). Hb A obsahuje 2 řetězce alfa a 2 řetězce beta. Globinový řetězec alfa se skládá ze 141 aminokyselin, řetězec beta ze 146 aminokyselin.
Změny struktury hemoglobinu v ontogenezi[upravit | editovat zdroj]
V ontogenezi člověka se struktura Hb v erytrocytu mění. Molekuly všech hemoglobinů jsou tetramerní, liší se však skladbou řetězců. Hem je ve všech formách hemoglobinu stejný, genetická variabilita se týká jen struktury globinové složky.
| Hemoglobin | Označení | Obsažené řetězce |
|---|---|---|
| embryonální | Hb Gower 1 | zeta 2 epsilon 2 |
| Hb Gower 2 | alfa 2 epsilon 2 | |
| Hb Portland | zeta 2 gama 2 | |
| fetální | HbF | alfa 2 gama 2 |
| adultní | HbA | alfa 2 beta 2 |
| HbA2 (2% celk. Hb u dospělého) | alfa 2 delta 2 |
Změny struktury hemoglobinu v ontogenezi jsou příkladem regulace genové exprese v ontogenezi. Změny exprese jednotlivých genů nazýváme jako tzv. přepínání (switching) globinů. Nejdříve se syntetizují zeta a epsilon řetězce globinů (Hb Gower 1). Posléze po expresi zeta a epsilon globinů vznikají další dva typy embryonálních hemoglobinů. Později jsou zeta a epsilon geny suprimovány a ve fetálním období se tvoří převážně HbF. Při narození obsahují erytrocyty asi 70% HbF, v následujících měsících zastoupení HbF klesá a v dospělosti obsahují erytrocyty jen nepatrné množství HbF.
Regulace tvorby hemoglobinu v ontogenezi je spjata s lokalizací tvorby červených krvinek. Embryonální hemoglobin se tudíž tvoří ve žloutkovém vaku, fetální v játrech a dospělý v kostní dřeni.
Fetální hemoglobin má vyšší afinitu ke kyslíku, to znamená, že váže a disociuje kyslík při nižším parciálním tlaku než HbA. Tato vlastnost HbF je významná, protože hemoglobin plodu se sytí kyslíkem v placentě, kde je nižší parciální tlak kyslíku než ve vzduchu.
Geny pro globinové řetězce[upravit | editovat zdroj]
Skupina (cluster) genů příbuzných alfa genu se nachází na 16. chromozomu (16p13).
- Lokus pro alfa globin je tetraplikován: geny alfa1, alfa2 a 2 pseudogeny – nefunkční kopie alfa1 a alfa2 genu (řetězce globinů alfa1 a alfa2 jsou identické)
- Gen pro zeta globin je duplikován: zeta + pseudogen zeta
Skupina (cluster) genů příbuzných beta genu se nachází na 11. chromozomu (11p15.5)
- gen beta, pseudogen beta, gen delta, gen gama G, gen gama A, gen epsilon
Poznatky o struktuře skupin genů pro hemoglobinové řetězce vysvětlují rozdílnou klinickou manifestaci mutací genů pro alfa a beta řetězec. Mutace beta genu postihují u heterozygotů 50% řetězců hemoglobinu (na chromozomu 11 existuje jeden gen beta), mutace alfa genu postihují jen 25% molekul hemoglobinu (na chromozomu 16 jsou 2 kopie genu alfa), ale projevují se již před narozením (řetězec alfa je součástí fetálního Hb). Protože řetězce alfa i beta jsou kódované geny na odlišných chromozomech (alfa na chromozomu 16 a beta na chromozomu 11), mutace poškozují buď jen jeden, nebo druhý řetězec, nikdy ne oba současně.
Mechanismus přepínání transkripce genů globinu[upravit | editovat zdroj]
Na obou chromozomech je 6−20 kb proti směru od globinových genů oblast aktivující lokus (LAR – lokus activation region). Transkripce genů pro globinové řetězce je aktivována v erytroidních buňkách vazbou bílkoviny NF-E1 (je navázána na LAR) se specifickým DNA vážícím faktorem (navázaným na promotor genu). DNA tak vytváří kličky, jejichž velikost rozhoduje o aktivaci lokusů pro tvorbu embryonálního, fetálního a dospělého hemoglobinu. DNA vážící faktory jsou tkáňově specifické a lokalizace krvetvorby tak ovlivňuje typ syntézy hemoglobinu (embryonální vzniká ve žloutkovém váčku, fetální v játrech, dospělý v kostní dřeni).
Odkazy[upravit | editovat zdroj]
Zdroj[upravit | editovat zdroj]
- ŠTEFÁNEK, Jiří. Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK [online]. [cit. 11. 2. 2010]. <http://www.stefajir.cz>.
