Серповидно-клеточная анемия, или серповидно-клеточная болезнь, вызывается генетической мутацией в ДНК, отвечающей за синтез бета-цепи гемоглобина. Гемоглобин — это белок, состоящий из четырех полипептидных цепей (две альфа-цепи и две бета-цепи), и играет ключевую роль в транспорте кислорода в красных кровяных тельцах.
В нормальной молекуле гемоглобина каждая бета-цепь содержит аминокислоту глютаминовую кислоту в шестой позиции. Однако у человека, страдающего серповидно-клеточной анемией, происходит мутация в гене HBB, который кодирует бета-цепь гемоглобина. В результате мутации, в кодоне 6 бета-цепи глютаминовая кислота (GAG) заменяется на валин (GTG). Эта мутация называется миссенс-мутацией, поскольку она приводит к замене одной аминокислоты на другую в белке.
В результате такой замены изменяется структура гемоглобина. Новый гемоглобин S имеет повышенную тенденцию к полимеризации при низком содержании кислорода, что приводит к изменению формы эритроцитов — они приобретают характерную серповидную форму, что и дало название болезни. Эти измененные клетки менее гибкие и могут вызывать закупорку мелких сосудов, что приводит к болям, разрушению тканей и другим серьезным осложнениям.
Таким образом, основное отличие ДНК человека с серповидной анемией от ДНК здорового человека заключается в одном нуклеотиде в гене HBB, который изменяет аминокислотный состав бета-цепи гемоглобина, что существенно влияет на функцию и форму красных кровяных телец.