Title: BV2 / BV2 - 2 / Modul 4 / Hemoglobin och allosterisk reglering

Q: Vad är HBA?
A: HBA är den adulta formen av hemoglobin, som vi har mest av

Q: Vad gör hemgruppen?
A: Binder syret

Q: Vad består varje hemoglobin av?
A: 4 subenheter
- Varje subenhet har en hemgrupp
- 2 alfa och 2 betasubenheter (HbA) som paras ihop i dimerer (a+b - par)

Q: Var finns HbA?
A: I erytrocyter

Q: Vad är hemoglobin?
A: Blodest primära syretransportör

Q: Vad bildar alfa- och betasubenheterna i HbA?
A: Bildas 2 dimerer (a & b)

Q: Vad består hemgruppen av?
A: En plan ring av kväve, som hålls uppe av metylengrupper
- 4 kväve koordinerar järnjonen
Nedanför protoporfyrinringen finns en proximal histidin och ovanför finns en distal histidin
Protoporfyrinringen en plan struktur uppbyggd av 4 pyrrolringar som binder Fe2+

Q: Var på hemgruppen binder syre?
A: Det är mellan distala histidinen och Fe2+ som syre kan binda (p.g.a. att den är distal, längre bort och att det då finns utrymme där)

Q: Vad är protoporfyrin?
A: Är en plan struktur uppbyggd av 4 pyrrolringar som binder Fe2+

Q: Vad mer kan järn binda i hemoglobin?
A: När den bundit till 4 kväve finns 2 fira bindningar kvar - Fe kan bilda ytterligare 2 bindningar med proximalt och distalt histidin

Q: Vad är det väsentliga med hemoglobinstrukturen?
A: Den har inte helt kunnat återges, men det väsentliga är att de hålls ihop vid de 2 beta-dimererna

Q: Vad finns inne i rören i hemoglobin?
A: Där finns alfa-helixstrukturer som bygger upp en stor del av hemoglobinsubenheterna

Q: Vad är myoglobin?
A: Det syrebäreande proteinet i muskulaturen - syret förs över från hemoglobin till myoglobin

Q: Vad är skillnaden mellan hemoglobin och myoglobin?
A: ATt myoglobin är en ensam molekyl - inga polypeptidkompisar runt sig - ingen kvartenärstruktur

Q: Varför kallas hemgruppen för prostetisk grupp?
A: För att den ligger fast, den kommer inte ur proteindelen - den kallas för prostetisk grupp

Q: Vad mer kan sägas om hur hemgruppen ligger i hemoglobin?
A: Den ligger också fångad i hydrofoba aminosyror

Q: Vilken del sitter inte fast/är fångade i hemoglobin?
A: Untandtaget är de 2 histidinerna

Q: Vad bidrar strukturen av inbindningen av hemgruppen till?
A: Det bildas en ganska fet miljö där, vilket understödjer bindningen av syre

Q: Vad sker när syret binder till hemoglobin?
A: När syret binder till hemoglobin ändras hemoglobinets struktur - dess konformation

Q: Vad händer med benägenheten för att binda in syre i hemoglobin?
A: Benägenheten för att binda in syre ökar för varje syragasmolekyl som binds in

Q: Vad hålls subenehterna i dimererna ihop med?
A: Dimererna hålls ihop av ganska starka krafter - hydrofoba effekter som skyr vattnet och kladdar ihop dimererna

Q: Hur ser bindningarna ut mellan dimererna?
A: Mellan dem är det svagare interaktion
- Jon- och vätebindningar

Q: Vad är deoxyhemoglobin?
A: Formen som saknar syre

Q: Hur ser konfirmationen ut mellan dimerena i deoxyhemoglobin?
A: I deoxyhemoglobin (formen som saknar syre) är konformationen mellan dimererna tät
- Man brukar tala om taut eller "T-konformation"

Q: Vad är T-konformation?
A: Taut - När dimererna binder tätt i brist på syre

Q: Vad är R-struktur?
A: När bindningar mellan dimerer bryts när syre är inbundet och konformationen blir intelika tät

Q: Vad sker när syre bidner in till hemoglobin?
A: När syre sedan binder in ändras grundstrukturen mellan subenheterna
- Några av vätebindningarna och jonbindningarna mellan dimererna bryts
- I takt med detta ökar affiniteten för syre

Q: Hur ökar affiniteten för syre vid inbindning?
A: När några av vte- och jonbindningarna mellan dimererna bryts

Q: Vad är allosteri?
A: När inbindningen av en molekyl på en plats påverkar affiniteten för molekylen någon annanstans kallas det för allosteri ("annat ställe") - detta är väldigt tydligt i fallet hemoglobin

Q: Vad kallas allosteri om inbindningen är reglerad?
A: Alloster reglering

Q: Hur kan grafen för syredissociationskurvan beskrivas?
A: Den är sigmoidal
X-axel - partialtryck för syre (pO2)
Y-axel - syremättnad (%)

Q: Varför skiljer sig myoglobinkurvan?
A: Myoglobin ser annorlunda ut - där finns bara en polypeptidkedja - där finns ingen reglering för samma motsvarande typ som för hemoglobin och det är ju bara en syragasmolekyl som ska binda in

Q: Vad ske när de venösa blodet kommer till lungan?
A: - När det venösa blodet kommer till lungan är det deoxyhemoglobin
  - Då är affiniteten för syre ganska låg
  - Trots det binder syre in eftersom syragastrycket är ganska högt
  - Vid det höga syregastrycket övergår detta då till oxyhemoglobin

Q: Vad sker när oxyhemoglobin kommer ut i vävnaden?
A: - Syret sitter ganska bra bundet till dess att syretrycket minskar, vilket sker ute i de perifera vävnaderna
  - Det första syret lämnar först och det sker ganska trögt då när vi kommer ut i vävnaden med ganska lågt O2-mättnas, sedan efter att dne första lämnat verkar det gå snabbare
    - Då sjunker affiniteten för syre för varje syre som hemoglobinet släppt
    - Detta betyder att syret kan tömmas ur hemoglobinet

Q: Vad innebär effekten som beskrivs i syredissociationskurvan?
A: Denna effekt innebär att hemoglobin kan fyllas å ena sidan ute i lungan och andra sidan släpper ifrån sig det i de perifera vävnaderna

Q: Vad leder till att myoglobin kan binda syre ute i vävnaderna?
A: Eftersom affiniteten för syre är högre i myoglobin kommer myoglobinet ändå kunna binda syre

Q: Vad påverkas syredissociation av?
A: - Syrets egna inbindning till hemoglobin
- Vätejonkoncentrationen - protonering av histidiner
- Koldioxidkoncentrationen - karbamatbindning med aminogrupper
- 2,3 -BPG (Bifosfoglycerat)

Q: Hur påverkar vätejonkoncentrationen syredissociation?
A: Protonering av histidiner
- Då är man försiktig att prata om pH eftersom pH- förändringarna är ganska små, men när det bildas fler vätejoner börjar de protonera en massa saker, syror och baser, som ligger i proteinkedjorna
- Histidinerna som är viktiga i korrelationen av järn, inbindningen av syre, protoneras när vätenivåerna stiger
- Det är en del av buffertsystemet, men det innebär också att affiniteten för syre minskar

Q: Hur påverkar koldioxidkoncentrationen syredissociation?
A: Karbamatbindning med aminogrupper
- Koldioxid kan gå in och binda till den terminala aminogruppen i hemoglobin, via hemoglobinkedjan och bilda en karbamatbindning, vilket stabiliserar T-formen

Q: Vad är 2,3-Bpg?
A: Den mest vanligt förekommande fosfaten i den röda blodkroppen och är egentligen en sidoprodukt av glykolysen (50% av fosfaten är i den formen i erytrocyten)
- Är en kraftigt negativt laddad molekyl

Q: Vad är 2,3,-BPG en sidoprodukt från?
A: Glykolysen

Q: Hur ser erytrocyternas glykolysprocess ut?
A: Där sker den strikt anaerobt, vilket innebär att den omsätter glukos till pyruvat och sedan till laktat
- Det som också är speciellt i erythrocyten är att en bit ner i denna process bildas 1,3-bisfosfoglycerat (det sker alltid), men från den sker en omlagring till 2,3 bisfosfoglycerat

Q: Vad gör 2,3-BPG?
A: 2,3 - BPG går in och binder mellan subenheterna
- Det är en mycket negativ molekyl och går in och binder med jonbindningar
- När den gör detta stabiliserar den den täta konformationen och då minskar hemoglobinets affinitet för syre

Q: Hur påverkar 2,3-BPGs effekter syredissociationen?
A: Det blir lättare att släppa ifrån sig syret eller svårare att binda in syret

Q: När uppregleras 2,3-BPG?
A: 2,3-BFG uppregleras t.ex. vid obstruktiva lungsjukdomar, emfysem, anemier eller vid träning vid hög höjd

Q: Varför uppregleras 2,3-BPG under vissa förutsättningar eller vissa sjukdomar?
A: Vi kompenserar då för svårigheten att mätta/en ökad kapacitetet att släppa ifrån sig syre i vävnaderna

Q: Vilka faktorer påverkas syredissociationskurvans form och läge av?
A: Kurvans form och läge (affinitet) påverkas av allostera faktorer

Q: Hur stor del av allt hemoglobin i oss utgör HbA?
A: 90%

Q: Hur skiljer sig HbA2 från HbA?
A: Har 2 deltakedjor istället för betakedjor och utgör 2-3%

Q: Vad kan sägas om HbF?
A: - Finns i liten mängd i vuxna individer, men i större mängd hos foster
- Har gammakedja istället för betakejda
- Är den fetala formen
- Utgör <2%

Q: Vad är HbA1c?
A: En glykosylerad variant av HbA - ett glykoprotein, utgör 4-6%

Q: Vad kan sägas om HbF och 2,3-BPG?
A: HbF binder inte 2,3-BPG och har därför högre affinitet för O2 relativt till HbA -> syretransport över placentan

Q: Vad
är spec med HbF och varför producerar vi det innan vi föds och inte efter?
A: - Gammakedjan saknar positivt laddade aminosyror där den ska binda 2,3-BPG
- Därför har inte HbF affinitet för 2,3-BPG
  - Det innebär att dess affinitet för syre är högre än HbA:s
- Detta innebär att syret kan transporteras över placentan
  - Så när syret släpper från HbA kommer det fortfarande binda till HbF

Q: Vad sker senare med HbF i fostret?
A: Sedan byts fostrets HbF sakta över till HbA

Q: Varför glykeras HbA?
A: HbA glykeras i relation till hexos-koncentrationen i plasman, vilket ger formen HbA1c - långtidsuppföljning av blodglukosnivån

Q: Vad kan sägas om HbA2?
A: Ca 2% av allt Hb
- Liknande egenskaper som HbA, men nivåer ändras vid exempelvis thalassemi -> är av diagnostisk relevans

Q: Hur bildas HbA1c?
A: Av icke-enzymatiska reaktioner som sker ute i blodbanan
- Om blodsockernivån är hög ökar sannolikheten för att reaktionen ska ske

Q: Vad reagerar vid glykosylering av HbA?
A: Det är aldehydgruppen i den öppna formen av glukos som reagerar med aminogrupper i hemoglobin A
- Då får vi glykerat HbA, vilket också funkar bra

Q: Varför pratar vi om HbA1c om det ändå funkar bra?
A: Eftersom röda blodceller lever ca 3 månader kan man använda detta som en långtidsuppföljning på blodglukosnivån hos t.ex. diabetiker
- För varje blodglykosmätning ger det en överblicksbild
- Ett mått på hur blodglukosnivån har legat över tid - diagnostiskt värde

Q: Vad kan sägas om egenskaperna hosHbA2?
A: Har ganska liknande egenskaper som HbA, så det spelar egentligen inte så stor roll hur mycket man har
- Vi vet egentligen inte varför vi har den

Q: Vad har HbA2 betydelse för?
A: För
vissa hemoglobinsjukdomar, t.ex. thalassemi, då HbA2 ligger lite högre -
diagnostisk relevans

Q: Vad står HbS för?
A: Hemoglobinsjukdomar

Q: Hur uppstår sickel-cell anemi?
A: När en glutaminsyra substitueras i HbA mot en valin
- Aminosyra substitutionen får hemoglobin att binda vid varandra, man skapar en hydrofob ficka vid beta-subenheterna
- Då får man kedjeformationer och hemoglobinet tappar sin funktion i stor utsträckning

Q: Vad leder kedjebildningen mer till vid SCA?
A: Att de röda blodkropparna får konstig struktur
- Detta leder till att de inte är så effektiva på att bära syre
- De blir också mer benägna att bilda proppar i kapillärerna

Q: Vad kan kapillärproppar till följd av sickling leda till?
A: - Mikroinfarkter
- Perifer anoxi
- Huvudvärk

Q: Hur kommer det sig att en heterozygot form av SCA ger skydd mot malaria?
A: Om man bara har en del av sitt hemoglobin med sådana mutationer kan den rödablodkroppen fungera ändå, men dess halveringstid blir kortare
Hypotesen är att malariaparasiterna, som har en del av sin livscykel i den röda blodkroppen inte hinner med sitt "varv" eftersom den röda blockroppen lever kortare tid, då blir det svårare för malaria att få grepp

Q: Vad kan ske i en annan variant av HbS?
A: Substitution med lysin istället för valin

Q: Vad leder substitution av glutaminsyra mot valin till i HbC?
A: Då går laddningen från att vara negativ (glutaminsyra) till att vara positiv
- Detta ger en mild anemi, inte lika allvarligt
- Den är kronisk om man inte behandlar den

Q: Vad är HbC?
A: När glutaminsyra byts ut mot lysin i de röda blodkropparna och de ger mild kronisk anemi

Q: Vad är HbSC?
A: När vissa beta-kedjor bildat HbS och andra HbC
- Detta ger relativt mild anemi

Q: Vad är HbS?
A: Substitution av glutaminsyra i HbA mot valin -> sickle cell anemi

Q: Vad är methemoglobinemi?
A: När järnjonen oxideras till 3-värdigt järn och kan då inte binda till syre

Q: Hur kan oxidationen i methemoglobinemi åstadkommas och vad talar man om då?
A: Denna oxidation kan syret åstadkomma alldeles självt - då talar man om reaktiva syre former (ROS)

Q: På vilket annat sätt kan methemoglobinemi också ske?
A: P.g.a. förekomsten av gifter och annat

Q: Vilket enzym reparerar oxidation vid methemoglobinemi?
A: NADH-cytokrom b5 reduktas

Q: Vad gör NADH-cytokrom b5 reduktas?
A: De reducerar järnet till 2-värdigt järm
- Men man kan ha ett dysfunktionellt enzym - nedärvd problematik, vilket även kan ge methemoglobinemi

Q: Vad leder methemoglobinemi till?
A: Leder till cyanos, kan också benämnas choklad-cyanos

Q: Vad handlar thalassemi om?
A: Handlar om obalans i syntesen av globinkedjor
- Den kan vara nedärvd

Q: Vilka kedjekombinationer kan uppstå vd thalassemi?
A: Istället för alfa2-beta2 kan det bildas andra kedjekombinationer:
- Det finns former där antingen alfa- eller betakedjan är helt utslagen och då får man andra kedjekombinationer
- det finns också alfa+ coh beta+ som indikerar partiella thalassemier

Q: Vad är graden av thalassemi beroende av?
A: Bereonde på vilka kedjekombinationer som bildas kan det innebära en varienade grad av anemi