Серповидно-клеточная анемия: «молекулярное» заболевание

Изучение гемоглобина началось с открытия наследственного заболевания — серповидно-клеточной анемии. В 1910 г. Херрик обнаружил у студента-негра, страдающего анемией, особую форму эритроцитов: они были серповидной формы. Вскоре выяснилось, что такая патология часто встречается у американских негров. Больные страдали от гемолитической анемии и частых болей в кишечнике и скелетных мышцах. Было показано, что больные серповидно-клеточной 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.

Решающую роль в биохимическом и генетическом анализе этой болезни сыграла работа выдающегося химика Полинга, опубликованная под программным заголовком «Серповидно-клеточная анемия, молекулярное заболевание». Полинг узнал об этой болезни от Кастла, известного гематолога и сына одного из пионеров генетики млекопитающих, и предположил, что ее причиной может быть дефект гемоглобина. Он писал:

" Данные, имевшиеся к началу нашей работы, указывали, что процесс образования серповидных эритроцитов может быть тесно связан с состоянием и природой гемоглобина в эритроцитах" .

Авторы исследовали гемоглобин людей, в крови которых обнаруживались серповидные эритроциты, гемоглобин больных серповидно-клеточной анемией и гемоглобин здоровых людей. В работе использовали самый совершенный в то время метод анализа белков — зональный электрофорез по Тизелиусу.

Пики на рисунке соответствуют градиентам концентрации гемоглобина в определенном буфере, расположение этих пиков зависит от соотношения положительных и отрицательных зарядов в молекуле белка.

" Результаты указывают на существование значительных различий в электрофоретической подвижности гемоглобина, выделенного из эритроцитов здоровых людей, и гемоглобина, выделенного из эритроцитов больных серповидно-клеточной анемией" .

У людей, в крови которых наряду с нормальными имеются и серповидные эритроциты, обнаружено 25−40% аномального гемоглобина, такого же, как у больных серповидно-клеточной анемией, остальной гемоглобин был неотличим от гемоглобина нормальных индивидов. Эти данные подтверждали предположение о том, что больные серповидно-клеточной анемией гомозиготны по гену, который находится в гетерозиготном состоянии у людей с признаком серповидности.

" Эта работа показала, что молекула белка меняется при аллельном изменении единственного гена, контролирующего его синтез" .