Гемоглобин аномалии

ИММУНОХИМИЯ — наука, изучающая химич. процессы, с к-рыми связана невосприимчивость организма к инфекционному заражению (и м м у н и -т 0 т), а также повышенная чувствительность к повторному введению в организм нек-рых веществ. Невосприимчивость может быть обусловлена врожденными особенностями организма (естественный иммунитет), а также создана искусственно (приобретенный иммунитет). Химич. основы естественного иммунитета могут существенно различаться в случае разных инфекций (напр., наличие у нек-рых организмов специальных ферментов, разрушающих биосубстраты бактерий наследственно закрепленная аномалия гемоглобина, пагубно влияющая на возбудителя малярии, и т. п.). Главным предметом изучения И. является приобретенный иммунитет, в основе к-рого лежит способность организма, в ответ на попадание в него ряда веществ антигенов) синтезировать специфич. белки — антитела, к-рые взаимодействуют именно с этими веществами или веществами, близкими к пим ио структуре. Основные проблемы И. изучение химич. природы антигенов, механизма биосинтеза антител, изучение взаимодействия между антигенами и антителами, создание химич. методов определения содержания антител и выделения их из сыворотки в чистом виде, изучение структуры антител. [c.111]

Замена всего одного аминокислотного остатка приводит к очень существенным изменениям физико-химических, а в результате и биохимических свойств гемоглобина. Дети, родившиеся с этой аномалией, в раннем возрасте погибают от серповидно-клеточной анемии. Случаи заболевания серповидно-клеточной анемией широко распространены среди жителей Центральной Африки (подробнее о причинах этого заболевания можно узнать из главы 5). [c.61]

Методы переноса генов потенциально приложимы к лечению наследственных аномалий человека. Например, ген, кодирующий нормальный гемоглобин, мог бы быть передан человеку, страдающему серповидноклеточной анемией, болезнью, вызванной присутствием аномальной (3-глобиновой цепи. Если нормальный (З-глобиновый ген будет введен в стволовые клетки, которые дают начало эритроцитам, то последние смогут синтезировать нормальный гемоглобин. Таким образом, индивидуум будет вылечен . Устранение генетических дефектов генома с помощью трансфекции нормальными генами представляется делом отдаленного будущего. Одна из основных трудностей - это низкая эффективность трансфекции. Даже в наиболее удачных случаях доля трансформированных клеток очень мала. Более того, пока трансфекция проводится с культурами клеток, а не с целыми тканями живых организмов, что потребуется для исправления генетических дефектов. [c.321]

Нарушения в синтезе гемоглобина при трисомии 13, очевидно, обусловлены ошибками механизма, контролирующего переключение с синтеза е-цепи на синтез у-цепи и последующего переключения с синтеза у-цепи на синтез р- и 5-цепей. Аномалии синтеза гемоглобина при трисомии 13 были обнаружены в то время, когда Жакоб и Моно предложили свою модель регуляции экспрессии генов у бактерий. Неудивительно, что экспериментальные данные пытались интерпретировать в рамках именно этой модели. Убедительные доводы в пользу или против нее до сих пор не получены. [c.134]

Аномалии синтеза гемоглобина указывают на возможные пути исследований в данной области анализ изменений, сопутствующих включению и выключению синтеза определенных белков. К сожалению, найти подходящие модели оказалось нелегко. [c.135]

Аномалии эритроцитов, увеличение количества гемоглобина А2 [c.149]

В семействе гемоглобинов М остатки проксимального или дистального гистидина в а- или Р-субъединицах заменены на остатки тирозина. Атом железа в составе гема находится в этом случае в Fe +-состоянии, что обусловлено образованием прочного ионного комплекса с фенолятным анионом тирозина. Результатом такой аномалии является метгемоглобинемия, поскольку ферри-гем не способен связывать Ог- В а-цепи гемоглобина М R—Т-равновесие сдвинуто в сторону образования Т-формы. Сродство к кислороду низкое, эффект Бора отсутствует. В Р-цепях гемоглобинов М может происходить переход между R- и Т-состояниями и, следовательно, наблюдается эффект Бора. [c.60]

Ген, нередко встречающийся у лиц африканского происхождения, вызывает (в случае гомозиготности) тяжелое, часто летальное заболевание, получившее название серповидноклеточная анемия . В 1949 г. Полинг и Итано с сотрудниками обнаружили, что гемоглобин больных серповидноклеточной анемией имеет необычно высокую электрофоретическую подвижностьб. Позднее, в 1957 г., Ингрем разработал метод пептидных карт (гл. 2, разд. 3.2, рис. 4-20) и применил его для исследования гемоглобина. Он расщепил молекулу гемоглобина трипсином на 15 пептидов и разделил полученную смесь с помощью электрофореза и хроматографии. Ему удалось показать, что аномалия, характерная для серповидноклеточного гемоглобина (гемоглобина 5), локализована в Р-цепи (в шестом положении) (рис. 4-17). Глутаминовая кислота, находящаяся в этом положении в нормальном гемоглобине, оказалась замещенной в гемоглобине 5 на валин. Это [c.314]

Гемическая гипоксия наблюдается также при отравлении оксидом углерода (образование карбоксигемоглобина) и метгемоглобинообразователя-ми (метгемоглобинемия), а также при некоторых генетически обусловленных аномалиях гемоглобина. При образовании карбоксигемоглобина и метгемоглобина напряжение кислорода в венозной крови и тканях оказывается значительно пониженным, одновременно уменьшается артериовенозная разница содержания кислорода. [c.596]

Сходный метод был применен для пренатальной диагностики -талассемии. При этой гемоглобинопатии -цепь гемоглобина синтезируется либо в недостаточном количестве, либо не синтезируется вообще. При использовании метода определения полиморфизма рестрикционных фрагментов по длине (RFLP) глубоких знаний о молекулярных основах патологических изменений при данном заболевании не требуется. Это по сути метод, отпечатков пальцев , при помощи которого выявляются аномалии, сопутствующие клиническим симптомам, и поэтому он может применяться при лечении многих наследственных болезней [c.344]

Как мы уже видели (разд. 7.2), четыре полипептидные субъединицы гемоглобйнов лошади и человека могут образовывать две слегка различные четвертичные структуры, так называемые К-или Т-структуры ( окси - и дезокси -структуры). Основное различие между этими двумя формами белка, по-видимому, состоит в том, что в Т-форме имеются восемь солевых мостиков (образующихся за счет электростатических взаимодействий) в местах контакта 0102 и Р1Р2 Т-формы. Исследование различных природных и модифицированных гемоглобйнов показало, что гомотропное взаимодействие наблюдается при координации кислорода Ре(П) только в том случае, когда в процессе оксигенации происходит изменение четвертичной структуры [173]. Переход от Т- к 1 -форме происходит в НЬ А1 человека примерно при 50%-ной оксигенации, однако в других случаях он может наблюдаться при существенно более высокой степени оксигенации или очень малой оксигенации, а иногда и вовсе не наблюдается, т. е. белок может остаться замороженным в исходной К- или Т-форме [94, 204]. Изменение четвертичной структуры сопровождают и другие процессы, в которых имеет место гомотропное взаимодействие [33]. Исследование различий в спектрах (см. выше) и в величинах Р1/2 (разд. 7.5) между гемоглобином и изолированными а- и 3-цепями показало, что гемоглобин ведет себя нормально при высокой насыщенности кислородом и что 8-образная форма кривой определяется аномалиями при низкой оксигенации, т. е. когда белок находится в Т-форме. В настоящее время известны константы равновесия координации кислорода К- и Т-формами гемоглобина человека при pH 7 и гемоглобина при pH 9. Константа равновесия для Т-формы в 250 раз меньше, чем для Н-формы [204]. Скорость взаимного превращения Я- и Т-форм может быть установлена в отсутствие всяких изменений, связанных с реакциями железа, поскольку фотолиз гемоглобина, содержащего только Ре СО (и потому находящийся в К-форме), дает Ре с сохранением в первый момент после фотолиза К-формы, которая затем быстро переходит в Т-форму с временем полупревращения около 2 мс при 3°С [8, 88]. Возникает вопрос каким образом изменение состояния железа приводит к изменению четвертичной структуры [c.175]

При смешивании гемоглобина плода НЬР с меченым НЬА при рН4 и последующей нейтрализации раствора образуется гемоглобин плода с меткой в а-цепи. Очевидно, а-цепи, содержащиеся в НЬА и в НЬР, идентичны. Вторая пара цепей НЬР содержит М-концевой пептид Гли-Гис-Фен, и для НЬР принято обозначение (a2V2). Индивидуумы, гомозиготные по гену НЬ8, должны иметь нормальный НЬР. Вместе с тем у индивидуумов, гемоглобин которых имеет аномалии в а-цепях, можно ожидать аномалий в гемоглобине плода. Последовательности аминокислот в у- и р-цепях более сходны друг с другом, чем с последовательностью в а-цепи. Можно предположить, что р-цепь развилась из у-Цепи, которая в свою очередь произошла из а-цепи. Был найден также гемоглобин НЬН, состоящий из четырех р-цепей. Предполагается, что появление этого гемоглобина связано с избытком р-цепей в эритроцитах. Механизм появления аномальных гемоглобинов человека получает простое объяснение на основе гипотезы один ген — одна полипептидная цепь , которая, однако, пока не доказана. К этому вопросу, представляющему интерес для химии белка и для генетики, мы еще вернемся в гл. XX. [c.227]

Гемоглобинопатии. Структурные аномалии гемоглобина, приводящие к клиническим признакам болезни, называют гемоглобинопатиями. При этом изменяется одно из трех свойств гемоглобина растворимость сродство к кислороду устойчивость к денатурации. Изменение растворимости наблюдается при серповидноклеточной анемии эритроциты содержат НЬ8, у которого в Р-цепи в 6-м положении вместо глутаминовой кислоты находится валин. Такое замещение полярного радикала на неполярный приводит к резкому снижению растворимости дезоксигемоглобина 8. В результате образуется волокнистый осадок, который деформирует эритроцит, придавая ему форму серпа (полумесяца). Такие эритроциты быстро разрушаются, возникает гемолитическая анемия. Последняя бывает только у гомозигот, у гетерозигот течение бессимптомное. Эта мутация имела приспособительное значение в регионах распространения малярии. Люди оказались более устойчивыми к заболеванию, так как в быстро разрушающихся эритроцитах нет условий для развития малярийного плазмодия. Мутации, приводящие к замене аминокислот вблизи гема, вызывают нарушение связывания кислорода. [c.434]

Молекулярные нарушения обмена аминокислот обычно имеют наследственный характер, при этом аминокислоты и их метаболиты оказывают токсический эффект на организм. В первую очередь это выражается в виде расстройства деятельности центральной нервной системы. Генетическим дефектом ферментов обмена аминокислот обусловлены гипер-аминоацидемии — повышенное содержание в крови отдельных аминокислот и аминоацидурии — появление аминокислот в моче. Типичный пример фенилкетонурия — нарушение обмена фенилаланина как результат дефекта фенилаланингидроксилазы. Фенгааланин при этом не вовлекается в окислительно-восстановительный распад и накапливается в большом количестве в крови. Подобным образом проявляется и нарушение обмена триптофана, метионина, цистеина, тирозина и ряда других аминокислот. Вторичные аминоацидурии связаны с нарушением канальцие-вого транспорта аминокислот в почках. Нарушения обмена гемоглобина относятся либо к белковому компоненту, либо к гему. Гемоглобинопатии — аномалии, связанные с нарушением механизма синтеза белкового компонента гемоглобина при нормальной структуре гема. Порфирин — нарушения отдельных этапов синтеза гема ведут к накоплению в организме отдельных порфиринов или их предшественников. Они легко откладываются в коже, что приводит к фотосенсибилизации. Нарушения, связан- [c.395]

Высказывалось мнение, что методы цитогенетической моди- фикации в первую очередь следовало бы применить для лечения таких потенциально летальных болезней, как серповидноклеточная анемия или талассемия. В этих случаях болезнь возникает из-за аномалий в одном гене или комплексе генов, а экспрессия происходит в одном типе тканей. Плюрипотентные кроветворные стволовые клетки костного мозга продолжают реплицироваться всю жизнь, и, если модифицировать их генетическими методами я реимплантировать в костный мозг, они смогут стать важным компонентом синтизирующей гемоглобин ткани. Впрочем, если сегодня такие исследователи, как Меркола и Клайн, уже ставят вопрос о том, не пришло ли время экспериментов по трансплантации генов человека, то многие в противовес им указывают, что, прежде чем двигаться дальше, нам нужно провести множество опытов на животных, оценить степень риска и т. д. Нет сомнения, что в будущем, кроме того, придется решать проблему совмещения научных и медицинских возможностей биотехнологии и связанных с их использованием вопросов этики. [c.347]

Силыюе влияние на развитие генетики человека оказало возникновение в конце 40-х и в 50-е гг. новой науки-молекулярной биологии. Основным событием стало выяснение Полингом и его коллегами в 1949 г. [1260] причины серповидноклеточной анемии. Эта болезнь-следствие аномалий в структуре молекулы гемоглобина. [c.13]

Серповидноклеточная анемия молекулярное заболевание. Изучение гемоглобина человека началось с открытия наследственного заболевания-серповидноклеточной анемии. В 1910 г. Херрик [1121] обнаружил у студента-негра, страдающего анемией, особую аномалию эритроцитов они были серповидной формы. Вскоре выяснилось, что такая патология довольно часто встречается у американских негров. Больные страдали от гемолитической анемии и частых болей в кишечнике и скелетных мышцах. Было показано, что больные серповидноклеточной анемией гомозиготны по гену, который в гетерозиготном состоянии (примерно у 8% американских негров) вызывает гораздо менее выраженное отклонение присутствие в крови некоторого количества серповидных эритроцитов [1226]. [c.70]

Гемоглобин как модельная система. Гемоглобин - наиболее изученная генетическая система у человека. На основе концепций, разработанных в ходе ее изучения, можно глубже понять другие явления в генетике человека. Например, если в разных семьях обнаруживаются наследственные заболевания с различным фенотипическим проявлением, обычно заключают, что они вызваны мутациями в разных генах. Исследования гемоглобина показывают, что так бывает не всегда. Например, хотя метгемоглобинемия фенотипически сильно отличается от гемолитической анемии или эри-троцитоза, причиной их являются аллельные мутации. Таким образом, фенотип определяется тем, какая именно молекулярная аномалия лежит в его основе и каким образом при этом изменена нормальная функция. [c.100]

Молекулярные болезни. Граница между болезнями обмена веществ и молекулярными болезнями условна и скорее отражает степень осведомленности о причинах наследственной аномалии. Подробно изучено значительное число так назьшаемых гемоглобинопатий, т. е. болезней, возникающих из-за наследственного нарушения структуры гемоглобина. Их известно более 100 для а и р-цепей глобина. Гемоглобинопатии различают в зависимости от молекулярных причин возникновения замены аминокислот (уже приводился пример серповидноклеточной анемии — НЬ8) и талассемии. Последний тип связан с нарушением синтеза а-или р-цепей, например с замедлением или прекращением их синтеза. [c.514]

Другая важная группа нарушений, связанных с аномалиями гемоглобина — талассемии. Для них характерна пониженная скорость синтеза а-цепей гемоглобина (а-талассемия) или Р-цепей (Р-та-лассемия). Это приводит к анемии, которая может принимать очень тяжелую форму. В последние годы достигнут ощутимый прогресс в выяснении молекулярных механизмов, ответственных за разви1ие талассемии (см. гл. 36). [c.62]

Небольшая часть людей имеет врожденную аномалию структуры гемоглобина их эритроциты содержат НЬ8, который в шестом положении вместо глутаминовой кислоты содержит валин. Такой гемоглобин существенно отличается по физико-химическим и биологическим свойствам от нормального дети, родившиеся с этой аномалией, в раннем возрасте погибают от серповидноклеточной анемии (подробнее об этой болезни см. в гл. 5). [c.26]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология