2. Изменения аминокислотного состава в области активного центра гемоглобина

Между гемом и белковой частью гемоглобина существует около 60 межатомных контактов. Большинство мутаций, нарушающих в той или иной мере эти контакты, приводят к развитию гемоглобинопатии и анемии.

• Гемоглобин М - вариант гемоглобина А, где в результате мутации в гене ?- или ?-цепи происходит замена Гис Е₇ или Гис F₈ тирозином. В результате Fe²⁺ окисляется в Fe³⁺ и стабилизируется в этой форме. Гемоглобин, содержащий в теме Fe³⁺, называют метгемоглобином (отсюда и название - гемоглобин М). Вместо О₂ к Fe³⁺ присоединяется Н₂О. Обычно изменения затрагивают либо ?-, либо ?-цепи, в результате гемоглобин может переносить не более двух молекул О₂. У гетерозиготных людей отмечают цианоз, связанный с нарушением транспорта О₂, а гомозиготность по этому гену приводит к летальному исходу.

• Гемоглобин Хаммерсмита - вариант гемоглобина А, где в положении D₁ вместо фенил-аланина (гидрофобной аминокислоты) находится серии (гидрофильная аминокислота). Фен D₁ входит в неполярное окружение тема. Замена его на гидрофильную аминокислоту приводит к нарушению прочности связывания тема с глобином; в "гидрофобный карман", где размещается гем, способна проникать вода, окисляющая Fe²⁺ до Fe³⁺, в результате чего развивается анемия.

3.Изменения аминокислотного состава, деформирующие третичную структуру гемоглобина

Во всех нормальных гемоглобинах и в миоглобине в месте пересечения двух ?-спиралей В и Е находится аминокислота глицин. Так как глицин вместо радикала содержит атом водорода, в этом месте две спирали плотно прилегают друг к другу.

В гемоглобине Ривердейла-Бронкса (вариант гемоглобина А) вместо глицина в положении В₆ находится аминокислота аргинин, имеющая объёмный радикал. В результате он не умещается в столь узком пространстве, молекула меняет конформацию и становится нестабильной.

4.Замены аминокислот в области контактов димеров ?1?2, ?2?2, нарушающие аллостерические регуляторные функции гемоглобина

Почти все варианты гемоглобина А, где происходит замена аминокислот в области контакта димеров ?₁?₂, ?₂?₂, проявляют пониженную кооперативность и нарушенное сродство гемоглобина к О₂.

Так, гемоглобин Кемпси - вариант гемоглобина А, где в положении G₁ ?-цепи аспарагиновая кислота заменена на аспарагин. В норме аспарагиновая кислота участвует в образовании водородной связи, стабилизирующей дезокси-гемоглобин. В результате замены эта связь не образуется, что нарушает стабильность конформации дезоксигемоглобина, и сродство гемоглобина к О₂ повышается. У больных развивается анемия с выраженным цианозом.

Таким образом, первичная структура белка определяет особенности его конформации, строения активного центра и функций. Изменение одной аминокислоты только в одном белке может быть причиной нарушений функций данного белка и развития наследственной патологии.