γ珠蛋白基因的表达

以基因编码的蛋白质可将基因分为两类——编码基本蛋白质的和编码分化组织中专一性蛋白质的。沿着发育纵轴看，基本基因在任何时候都可以得到表达，也称为“管家基因”。珠蛋白基因是具有发育阶段性的基因，仍以发育纵轴为线索，可将珠蛋白基因分为三类：
❶胚胎珠蛋白基因(ζ,ε)，在胚胎发育的早期阶段表达，到一定发育阶段受到不可逆的阻遏作用而不再表达；
❷成年珠蛋白基因(α、β)，在胚胎发育的较后阶段开始表达，而后始终不受阻遏作用而终生表达；
❸胎儿珠蛋白基因(Gr、Ar)，开启表达的时间介于上述两种基因之间，到一定阶段表达受到阻遏，但这种阻遏作用是不完全的和可逆的，即其持续低水平表达，在某些状态下其表达水平可不同程度地提高。
γ珠蛋白基因于胚胎第4～5周开始表达，第7～8周达高峰为β类珠蛋白的主要成分，在胎儿期维持这种状态。胚胎第32周起γ基因表达水平逐渐下降，出生时约占β类珠蛋白的80%，出生后继续下降约经1年达成人水平(占β类肽链的0.3～1.2%)，正常情况下终生维持这种表达状态。两种γ基因的表达有一定比例，整个胎儿期Gr/Ar比值较稳定，约为7/3。在出生后的头几个月，Gr/Ar由7/3变为3/2，在成人此比值多变。γ链与α链组成HbF (α2γ₂)，含HbF的红细胞称为F细胞。
珠蛋白基因结构改变及从转录至翻译后加工的任一环节的失调均可致基因表达异常。β基因簇的缺失突变和非缺失突变是导致γ基因表达增加的重要原因。因缺失的部位和片段的大小不同，非缺失突变的部位和取代的核苷酸不同，使β珠蛋白基因簇的突变呈现高度异质性。突变主要可导致三种表现型：β地中海贫血、异常血红蛋白与HPFH。β地中海贫血因β链不足(β+)或缺失(β0)使对应的α链相对过剩，产生α包涵体在红细胞内沉淀，红细胞呈小细胞低色素，且多畸形，易溶血。重型β地中海贫血γ链合成显著增加以部分代偿β链的不足，从而使肽链不平衡严重性降低。增加的γ链与α链组成Hb-F,F细胞在循环血液中不易溶血。异常血红蛋白由珠蛋白肽链结构变异产生，如变异影响血红蛋白高级结构和稳定性则导致功能缺陷。由此也可产生肽链比例不同程度的失调，因此亦称其为地中海贫血样综合征。这类综合征也可使γ基因的表达发生改变。镰状细胞贫血(HbS)是由β基因点突变产生的异常血红蛋白。脱氧时HbS形成多聚体，它使红细胞发生镰变并可致溶血。大部分H-bS患者的HbF浓度升高，升高的HbF通过降低HbS的浓度和形成不沉淀的混合四聚体(α₂βγ)而抑制聚合作用，从而降低贫血的严重性。
HPFH杂合子的HbF一般为10～30%；而纯合子HbF相当高，可达100%。HbF在细胞内的分布有全细胞型和杂细胞型两种。以肽链缺失而论，HPFH是δβ地中海贫血或Arδβ地中海贫血，但γ基因的终生高水平表达几乎完全代偿了这一缺陷，其α和非α链的合成几近平衡，仅纯合子可有轻度小细胞低色素现象但无临床症状。HPFH机理的阐明尚需时日，它对珠蛋白基因表达调控的研究及其应用有重要意义。
除上述珠蛋白基因本身的因素外，还有一些引起HbF合成增加的疾病，最常见的是再生障碍性贫血和白血病，尤以幼年型慢性粒细胞白血病的HbF升高显著，可达20～70%。一般认为这是贫血后的一种代偿，其确切机理不明。