Sichelzellanämie — Mutation & Struktur
Eine Aminosäure verändert alles: Glu→Val an Position 6 und die Folgen für die Proteinstruktur.
- Die SuS können am Beispiel der Sichelzellanämie erklären, wie eine einzelne Aminosäure-Mutation die Proteinstruktur und -funktion verändert.K2
Material für L5: Sichelzellanämie. Siehe AB6_Sichelzellanämie-Mutation.md im Material-Ordner.
Die Sichelzellanämie wird durch eine einzige Punktmutation verursacht: Glutaminsäure → Valin an Position 6. Du vergleichst die Proteinstrukturen in der AlphaFold DB und verstehst, warum eine minimale Veränderung katastrophale Folgen haben kann.
Sichelzellanämie — Eine Aminosäure verändert alles
Die Sichelzellanämie wird durch eine einzige Punktmutation verursacht:
- Normal (HbA): Glutaminsäure (Glu) an Position 6 der β-Kette
- Mutiert (HbS): Valin (Val) an Position 6 der β-Kette
- DNA-Ebene: GAG → GTG
Eine von 146 Aminosäuren ändert sich — und das gesamte Protein funktioniert nicht mehr richtig.
Warum ist diese Veränderung so dramatisch?
Glutaminsäure (Glu): hydrophil, geladen, liegt gerne an der Oberfläche
Valin (Val): hydrophob, wassermeidend
Die Mutation erzeugt auf der Oberfläche des Hämoglobins einen «klebrigen Fleck». Bei Sauerstoffmangel exponiert das hydrophobe Valin — und bindet an eine hydrophobe Tasche eines benachbarten HbS-Moleküls. Die Moleküle bilden lange Ketten (Polymere), die die Erythrozyten verformen.
Challenge
Strukturvergleich mit AlphaFold DB
Suche die normale β-Kette von Hämoglobin: UniProt-ID P68871
Betrachte Position 6 in der 3D-Struktur. Liegt die Aminosäure im Inneren oder an der Oberfläche? Notiere den pLDDT-Wert an dieser Position.
Reflection
Zentrale Frage (→ Dimension «trotz KI»):
AlphaFold kann den Strukturunterschied zwischen HbA und HbS berechnen. Aber AlphaFold sagt nicht, dass diese Veränderung zu Sichelzellen führt, die Blutgefässe verstopfen, Organe schädigen und Lebenserwartung reduzieren.
Die Bedeutung der Strukturänderung — ihre Konsequenz für den Menschen — das muss ein Mensch verstehen. Die KI liefert die Daten. Die Interpretation ist unsere Aufgabe.