醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)/正常血紅蛋白的組成,結(jié)構(gòu)及遺傳控制
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1.人類(lèi)血紅蛋白的組成和發(fā)育變化 每個(gè)紅細(xì)胞內(nèi)含有約28000萬(wàn)個(gè)血紅蛋白分子,每個(gè)分子由四個(gè)亞單位構(gòu)成,每一個(gè)單位由一條珠蛋白肽鏈和一個(gè)血紅素輔基組成,即血紅蛋白分子是由二對(duì)珠蛋白鏈構(gòu)成的球形四聚體(圖4-10)。其中一對(duì)是類(lèi)α鏈(α鏈和ξ鏈),由141個(gè)氨基酸組成;另一對(duì)是類(lèi)β鏈(ε、β、γ和δ鏈),由146個(gè)氨基酸組成。由這6種不同的珠蛋白鏈組合成人類(lèi)的6種不同的血紅蛋白,即Hb Gower1(ξ2ε2)、HbGower2、(α2ε2)、HbPortland(ξ2γ2)、HbF(α2γ2)、HbA(α2β2)和HbA2(α2δ2)。其中γ鏈有兩種亞型,即Gγ2和Aγ2,因此HbF有兩類(lèi):α2Gγ2和α2Aγ2,前者的第136位氨酸為甘氨酸,后者為丙氨酸。
上述各種血蛋白在發(fā)育的不同階段先后交替出現(xiàn)(圖4-11)。在胚胎發(fā)育早期,合成胚胎血紅蛋白HbGowerl、HbGower2和HbPortland。胎兒期(從8周至出生為止)主要是HbF。成人有3種血紅蛋白:HbA,占95%以上;HbA2,占2%-3.5%;HbF,少于1.5%。
2.人類(lèi)珠蛋白基因人類(lèi)珠蛋白基因分為兩類(lèi):一類(lèi)是類(lèi)α珠蛋白基因簇(α-likeglobin gene cluster),包括ξ和α基因;另一類(lèi)是β珠蛋白基因簇(β-like globin gene cluster),包括ε、γ(Gγ和Aγ)、δ和β基因。
(1)類(lèi)α珠蛋白基因:人類(lèi)α珠蛋白基因簇位于16p13,每條染色體上均有兩個(gè)α珠蛋白基因,因此,二倍體細(xì)胞中共有4個(gè)α基因,每個(gè)α基因幾乎產(chǎn)生等量的α珠蛋白鏈。此外,在類(lèi)α珠蛋白基因簇中,還包括兩個(gè)ξ基因和一個(gè)假基因Ψα,這些基因緊密連鎖其排列順序如圖4-12所示。


圖4-10 血紅蛋白結(jié)構(gòu)示意圖
A:血紅蛋白四聚體(四級(jí)結(jié)構(gòu))
B:血紅蛋白單體的三維空間結(jié)構(gòu)

圖4-11 人類(lèi)血紅蛋白類(lèi)型及基發(fā)育過(guò)程中的演變

圖4-12 人類(lèi)α珠蛋白基因簇和人類(lèi)β珠蛋白基因簇的結(jié)構(gòu)及排列順序
(2)類(lèi)β珠蛋白基因:人類(lèi)β珠蛋白基因簇分布于11p15,每條11號(hào)染色體上只有一個(gè)β珠蛋白基因,基因簇內(nèi)各成員也都緊密連鎖,其排列順序如圖4-12。類(lèi)β珠蛋白基因簇的排列順序與以育過(guò)程中的表達(dá)次序完全一致。
(3)珠蛋白基因的結(jié)構(gòu):類(lèi)α與類(lèi)β珠蛋白基因的結(jié)構(gòu)相似,都含有3個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)含子(IVS2和IVS2)。α珠蛋白基因中的IVS1和117bp組成,位于31和32密碼子之間,IVS2由149或140bp組成,位于99和100密碼子之間。類(lèi)β基因中的IVS1含130bp,位于30和31密碼之間,IVS2大約含850bp,位于104和105密碼子之間。
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