Sichelzellanämie:
sichelförmige Erythrozyten (rote
Blutkörperchen)
Folge u. a Verstopfung der Kapillaren --> Sauerstoff-Unterversorgung der nachfolgenden Organe
-->Anämie (Blutarmut), die zum Tod führen kann.
Frage: Welches sind die molekulargenetischen Ursachen für die Veränderung
der Erythrozyten?
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1. Versuch: (Pauling, 1949): Elektrophorese des
Hämoglobins aus den
Erythrozyten
Das Ergebnis dieser Elektrophorese ist :
Normales Hämoglobin (gesunde Person) wandert zum Plus-Pol.
Sichelzellhämoglobin (erkrankte Person) wandert zum Minus-Pol.
Bei einigen (scheinbar) gesunden Personen
trennt sich das Hämoglobin auf und wandert zu beiden Polen.
2. Versuch: Aminosäuresequenzanalyse des Hämoglobins
Das Hämoglobin ist ein aus vier Untereinheiten zusammengesetztes Protein.
Jede Untereinheit besteht aus einem Prophyrinring mit zentralem Fe-Atom (Häm)
und einer Polypeptidkette (Globin). Je zwei Peptidketten sind identisch und
werden mit a und b
bezeichnet.
Die Reihenfolge der einzelnen Aminosäuren in jeder Kette wird durch
Sequenzanalyse ermittelt:
Dabei wird ein Peptid enzymatisch in mehrere Teilstücke zerlegt (s. u.
Teilstücke des 1. Versuchsansatzes). Die Teilstücke werden durch Elektrophorese und Papierchromatographie getrennt. Von
den getrennten Teilstücken wird vom Ende her Aminosäure für Aminosäure
abgespalten und chromatographisch identifiziert. Um die richtige
Aufeinanderfolge der Teilstücke zu erfahren, wird das Peptid mit einem anderen
Enzym in eine andere Serie von Teilstücken zerlegt (s. u. Teilstücke des
2. Versuchsansatzes). Aus den sich überlappenden
Sequenzen der Teilstücke aus beiden Serien (1. und 2. Versuchsansatz) lässt sich schließlich die
Aminosäuresequenz des gesamten Peptids zusammenstellen.
(Aus: Daumer, K. 1984: Genetik - München)
Ergebnisse aufgrund der sich jeweils überlappenden
Aminosäurensequenzen des 1. und des 2. Versuchsansatzes:
a) Aminosäurensequenz (AS-Sequenz) des
normalen Hämoglobins (b-Kette):
Val – His
– Leu – Thr – Pro – Glu – Glu – Lysb)
Aminosäurensequenz (AS-Sequenz) des Sichelzellhämoglobins (b-Kette) :
Val – His
– Leu – Thr – Pro – Val
– Glu - Lys
Nur die an sechster Stelle auftretenden Aminosäuren der b-Ketten
unterscheiden sich, Glutaminsäure (Glu)
wurde durch Valin (Val). Alle anderen
Aminosäuren des normalen Hämoglobins und des Sichelzellhämoglobins sind
gleich.
Folgerung:
Hieraus kann mit Hilfe des genetischen Codes auf Veränderungen in der DNA geschlossen werden.
Fazit: Der Austausch einer einzigen Base (A anstelle von T)
in der DNA ist die molekulargenetische Ursache der Sichelzellanämie. Man spricht von
einer Basenaustauschmutation.
Folgerung:
Es gibt zwei verschiedene
DNA-Abschnitte, da es bei den scheinbar gesunden Personen (s.
o. Ergebnis der Elektrophorese) zwei verschiedene b-Ketten
gibt, eine normale und eine mit obiger Veränderung. Daraus kann man schließen,
dass es zwei Gene für die Bildung der b -Ketten des
Hämoglobins geben muss. Jeweils ein Gen enthält die Information für die
Bildung einer b-Kette. (Gen: DNA-Abschnitt, der die Information für die
Bildung eines Polypeptids besitzt.)
Zusammenhang zwischen Malaria und Sichelzellanämie
Bei gesunden Menschen mit normalem Hämoglobin vermehrt
sich der Malariaerreger in den Erythrozyten. Beim Platzen der roten
Blutkörperchen werden viele neue Erreger frei, dieses führt u. a. zu
sehr gefährlichen Fieberschüben. Der Befall der Erythrozyten mit dem
Malariaerreger bewirkt, dass diese roten Blutkörperchen keinen Sauerstoff
mehr aufnehmen können. Dies hat nun in Malariagebieten einen positiven
Effekt:
Bei den scheinbar gesunden Menschen (s. o.
Ergebnis der Elektrophorese)
werden nämlich unter Sauerstoffmangel aus normalen Erythrozyten
sichelförmige. Da sich in dieser Form der Malariaerreger nicht vermehren
kann, erkranken diese Personen nicht an Malaria; sie überleben die
Infektion.
Link zum Thema Malaria: Malaria-
Report
Angelique
P. u. Ulrike L., 2001 , M. W.
