Tijdens elektroforese worden moleculen gescheiden op basis van hun lading en grootte. Sikkelcelhemoglobine (HbS) verschilt van normaal hemoglobine (HbA) als gevolg van een mutatie in het betaglobinegen, resulterend in de vervanging van een enkel aminozuur (glutaminezuur door valine) in de betaglobineketen. Deze verandering beïnvloedt de algehele vorm en lading van het hemoglobinemolecuul.

Bij HbS zorgt de valinesubstitutie ervoor dat het molecuul minder oplosbaar wordt en gevoeliger voor polymerisatie. Wanneer ze zuurstofarm zijn, hebben HbS-moleculen de neiging zich te aggregeren en langwerpige, stijve polymeren te vormen die de rode bloedcellen kunnen vervormen, wat leidt tot de karakteristieke sikkelvorm.

Tijdens gelelektroforese migreert HbS langzamer vergeleken met HbA vanwege verschillende factoren:

Grootte en vorm: De gepolymeriseerde HbS-moleculen zijn groter en hebben een meer onregelmatige vorm vergeleken met HbA. Grotere moleculen migreren over het algemeen langzamer door de gelmatrix. Bovendien belemmert de langwerpige en vervormde vorm van HbS-polymeren hun beweging door de gel.

Kosten: De mutatie in HbS verandert de algehele lading van het molecuul. Vergeleken met HbA heeft HbS een verminderde netto negatieve lading. De gelmatrix die bij elektroforese wordt gebruikt, heeft doorgaans een negatieve lading, die positief geladen moleculen aantrekt. Omdat HbS een zwakkere negatieve lading heeft, ervaart het minder elektrostatische aantrekkingskracht naar de negatieve pool, wat resulteert in een langzamere migratie.

Interacties met de gelmatrix: De HbS-polymeren kunnen uitgebreider met de gelmatrix interageren dan HbA. Deze interactie kan extra weerstand creëren tegen de beweging van HbS-moleculen, waardoor hun migratie verder wordt vertraagd.

Als gevolg van deze factoren migreert HbS langzamer dan HbA tijdens gelelektroforese, waardoor verschillende banden worden geproduceerd die kunnen worden gevisualiseerd en gebruikt om individuen met sikkelcelziekte of sikkelcelziekte te identificeren en te onderscheiden van mensen met normale hemoglobine.