Qual a relação entre a estrutura primária de uma proteína, como por exemplo, a hemoglobina e uma doença como a anemia falciforme?

A forma que uma proteína adota é, antes de tudo, determinada pela chamada estrutura primária da proteína, que nada mais é que sua sequência de aminoácidos. A partir da estrutura primária, a proteína irá se desdobrar, naturalmente, em sua forma secundária, terciária e no caso da hemoglobina, quartenária. As formas secundária e terciária dizem respeito a configuração tri-dimensional adotada pela proteína, enquanto a forma quartenária, que não está presente em todas as proteínas, diz respeito a forma como diferentes peptídeos estão arrumados na formação de um único complexo proteíco, como no caso da hemoglobina.

O que difere a hemoglobina normal da hemoglobina S é a sequência primária de cada uma, que é determinada pela sequência de DNA. Enquanto na hemoglobina normal há o ácido glutâmico ocupando a sexta posição da seqüência, na hemoglobina S é a valina que ocupa esta posição. Esta troca é consequência da substituição de um único nucleotídeo na sequência de DNA . Ao invés do nucleotídeo adenina na posição 20 da cadeia de DNA, na sequência anormal encontra-se o nucleotídeo timina. Esta simples mudança afeta a sequência de códons (GAG vira GTG), alterando a sequência de aminoácidos (ácido glutâmico vira valina alterando então a forma tridimensional da proteína. A alteração conformacional ocorre porque o grupo radical da valina não possui carga elétrica, enquanto que o ácido glutâmico possui carga negativa quando num ambiente de pH 7,4 (esse valor de pH é o fisiológico e nesse valor o grupo carboxila perde um hidrogênio) e encontra-se na face externa da molécula. Assim a substituição do resíduo de ácido glutâmico por valina cria um ponto hidrofóbico de ligação na superfície externa da cadeia beta, alterando a conformação final da proteína.

A mudança na estrutura primaria da proteina pode alterar ou até fazer que a proteína perca sua função.