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Introducción

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Desde el punto de vista histórico, el inicio de la medicina molecular empezó con la descripción de una variante de hemoglobina anormal y, por consiguiente, el desarrollo de enfermedades que afectan al ser humano, como la anemia de células falciformes. En la actualidad, la hemoglobina (Hb) humana se consideraba un modelo tradicional para explicar los procesos normales y anormales de la expresión y regulación génica. En este capítulo se analizan algunos ejemplos de alteraciones hereditarias de la hemoglobina denominadas hemoglobinopatías, así como su aplicación para explicar el dogma central de la biología molecular.

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Estructura y función de la hemoglobina

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La hemoglobina (Hb) es una proteína globular con una masa molecular de 64.4 kDa; es un tetrámero formado por la unión de cuatro cadenas polipeptídicas, dos de tipo α-globina de 141 aminoácidos (aa) y dos de tipo β-globina de 146 aa. Cada una de las globinas contiene un grupo prostético denominado grupo hemo, conformado por un átomo de hierro que transporta el oxígeno y un anillo de porfirina. Durante la eritropoyesis es fundamental que las cadenas α-globinas, β-globinas y el grupo hemo estén en proporciones estequiométricas 2:2:4 para el correcto ensamblaje de la hemoglobina, ya que el desequilibrio entre estos tres componentes puede ser perjudicial; el exceso de cada componente es citotóxico para los eritrocitos y sus precursores.

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En cada eritrocito existen cerca de 250 millones de moléculas de hemoglobina; esta concentración es tan alta (cerca de 5 mM) que puede influir en la forma, la capacidad de deformación y la viscosidad de los eritrocitos. Dado que cada molécula de hemoglobina transporta cuatro moléculas de oxígeno, un eritrocito puede transportar cerca de mil millones de moléculas de oxígeno.

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Estructura de la hemoglobina

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La secuencia de aminoácidos de los polipéptidos globínicos es diferente pues conserva sólo algunas posiciones clave para su función; los polipéptidos α-globinas y β-globinas son muy semejantes en su estructura secundaria debido a que los dos forman ocho hélices α(A-H). La estructura terciaria de cada polipéptido se establece por el acomodo espacial de las ocho hélices α, unidas por secciones intermedias en forma de asas, llamadas AB, CD, EF, FG y GC (figura 22-1).

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Figura 22-1

Estructura de la hemoglobina. A) Estructura primaria: secuencia de aminoácidos; B) estructura secundaria de αhélice; C) estructura terciaria: ocho hélices α en el péptido A-H; D) estructura cuaternaria: proteína con cuatro subunidades formadas por dos heterodímeros.

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En la estructura globular de la hemoglobina del adulto existen interacciones importantes entre las subunidades polipeptídicas que realizan la unión del oxígeno al hierro: la interfase entre las subunidades α12, las uniones β12, α12 y la región circundante del grupo hemo.

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La interfase entre las subunidades ...

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