Alteração bioquímica da Hb S

        A primeira pista sobre a natureza da alteração molecular da hemoglobina falcêmica (Hb S) foi obtida por Linus Pauling e colaboradores, que usaram eletroforese para comparar Hb S com a hemoglobina de adulto normal, a Hb A.

 Eletroforese comparando a Hb A com a Hb S


        Descobriram que o ponto isoelétrico da Hemoglobina falciforme é maior do que a da Hemoglobina normal em ambos os estados, oxigenado e desoxigenado.Essas observação sugeriram que existe uma diferença no número ou tipo de grupos ionizáveis nas duas hemoglobinas. A diferença no pH isoelétrico de 0,23 corresponde a cerca de 3 cargas por molécula de Hemoglobina. Foi concluído que a Hemoglobina tem entre 2 e 4 mais cargas positivas globais por molécula do que a Hemoglobina global.

Comparação dos pontos isoelétricos entre a Hb normal e falciforme

        Assim os estudos de Paulling revelaram um caso claro de uma mudança produzida em uma molécula de proteína, por uma mudança alélica em um único gene. Em 1954, Vernon Ingram estabeleceu uma nova técnica para a detecção de substituição de aa em proteínas. A molécula de Hemoglobina foi partida em unidades menores. A mistura dos peptídeos foi colocada em um ponto num canto de uma grande folha de papel filtro. Foi feita eletroforese em uma direção, seguida por uma cromatografia na direção perpendicular. Os peptídeos foram visualizados com ninidrina.

       

         Quando comparados, todos menos um dos pontos de peptídeos coincidiram. O ponto que diferia foi eluído e provado ser um único peptídeo constituído de 8 aa. A  análise de aa indicou que este peptídeo na Hb S diferia daquele da Hb A por um único aa. Ingram determinou a seqüência deste peptídeo e mostrou que a Hb S contêm Valina ao invés de Glutamato nas posições 6 da cadeia beta.

        Hemoglobina A    Val-His-Leu-Tre-Pro-Glu-Glu-Lis
        Hemoglobina S    Val-His-Leu-Tre-Pro-
Val-Glu-Lis


       Estão destacados os peptídeos que diferem em um aminoácido

         Na Hb A, o radical glutamato ß6 aniônico fica na superfície da hemoglobina, longe dos centros de ligação ao oxigênio e à 2,3BPG. Por que tal substituição desse glutamato por uma valina tem consequências tão profundas?. Na conformação desoxi da Hb S, a valina hidrófoba colocada neste local em cada cadeia ß forma um contato hidrófobo com um bolso  em uma molécula de Hb S vizinha (na conformação oxi, o bolso é inacessível). Esta interação leva à polimerização da desoxi Hb S em baixas pressões de oxigênio típicas dos leitos capilares em tecidos metabolicamente ativos. Os resultantes polímeros bifilamentares agregam-se em longas fibras helicoidais contendo de 14 a 16 filamentos.

Polímero de desoxi Hb S 

        Estes agregados insolúveis deformam as hemácias para a forma de foice. A velocidade de formação da fibra é proporcional a cerca da décima potência da concentração eficaz da desoxi- hemoglobina S. Assim a formação da fibra é uma reação altamente coordenada. A fibra cresce rapidamente , uma vez que um aglomerado crítico de cerca de dez moléculas de desoxi- hemoglobina S tenha sido formada. Uma hemácia que esteja super saturada com desoxi- hemoglobina S não se afoiçará se o tempo de demora para a formação de fibra for maior que o tempo de trânsito dos capilares periféricos até os alvéolos dos pulmões onde acontece a reoxigenação. A crise falcêmica surge quando as hemácias deformadas bloqueiam pequenos vasos sangüíneos, causando privação de oxigênio que pode levar a dano permanente dos tecidos ou mesmo à morte. Além disso, células falciformes são mais frágeis do que as normais, o que leva a uma anemia grave. O decurso crônico da doença é pontuado por crises nas quais a proporção de células falciformes é especialmente elevada.Os heterozigotos não desenvolvem a doença porque a taxa de formação de fibras em heterozigotos é cerca de 1.000 vezes mais lenta do que em homozigotos. Somente 1% dos glóbulos vermelhos na corrente sangüínea de um heterozigoto é falciforme, em contraste com cerca de 50% em homozigoto.

 

 

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Departamento de Bioquímica