Emberben a hemoglobin embrionális és magzati formái nagyobb affinitást mutatnak az oxigénhez, mint a felnőttek. Ennek oka?

Emberben a hemoglobin embrionális és magzati formái nagyobb affinitást mutatnak az oxigénhez, mint a felnőtteknél. Ez elsősorban a gamma-globinláncnak nevezett speciális globinlánc jelenlétének köszönhető. Az embrionális és magzati fejlődés során a domináns hemoglobin típus a hemoglobin F (HbF), amely két alfa globin láncból és két gamma globin láncból áll. A felnőtt hemoglobinhoz (hemoglobin A vagy HbA) képest, amelynek két alfa-globinlánca és két béta-globinlánca van, a HbF nagyobb affinitást mutat az oxigén iránt.

A HbF-ben található gamma-globinláncok nagyobb belső affinitást mutatnak az oxigénhez, mint a HbA-ban található béta-globinláncok. Ez a különbség a gamma- és a béta-globinláncok számos szerkezeti eltérésének tulajdonítható. Az egyik kulcstényező egy specifikus aminosav, az úgynevezett szerin jelenléte a gamma-globinlánc 143. pozíciójában. A HbA-ban ezt a pozíciót a hisztidin foglalja el. A HbF-ben lévő szerinmaradék lehetővé teszi egy további hidrogénkötés kialakulását az oxigénnel, ami hozzájárul a megnövekedett oxigénaffinitáshoz.

Ezen túlmenően a gamma-globin láncok nagyobb fokú kooperativitással rendelkeznek, mint a béta-globin láncok. A kooperativitás arra a jelenségre utal, amikor az oxigén kötődése a hemoglobin molekula egyik alegységéhez megkönnyíti az oxigén kötődését a többi alegységhez. A HbF magasabb kooperativitása meredekebb oxigénkötési görbét tesz lehetővé, ami az oxigéntelítettség nagyobb növekedését eredményezi alacsonyabb oxigénkoncentráció mellett.

A HbF magasabb oxigénaffinitása kulcsfontosságú a magzati fejlődés szempontjából. Biztosítja, hogy a magzat hatékonyan tudja kivonni az oxigént az anyai keringésből, ahol az oxigénfeszültség alacsonyabb, mint a felnőtt tüdőben. Ennek eredményeként a magzat a méhkörnyezet alacsonyabb oxigénkoncentrációja ellenére elegendő oxigénhez juthat metabolikus szükségleteihez.

Születés után a HbF termelése fokozatosan csökken, a HbA termelése pedig nő. A HbF-ről a HbA-ra való áttérés jellemzően az élet első néhány hónapjában befejeződik. A hemoglobintípusok változását különféle tényezők szabályozzák, beleértve a génexpresszió változásait, az oxigénszintet és a globinláncok elérhetőségét.