Denaturacja białka
Denaturacja białka – zmiany w II, III- i IV-rzędowej strukturze białka natywnego (w przeciwieństwie do wysalania, podczas którego białka wytrącają się bez utraty struktury[1]), które prowadzą do utraty aktywności biologicznej lub innej indywidualnej cechy charakterystycznej przy zachowaniu sekwencji aminokwasów.
Przebieg procesu denaturacji
Podczas denaturacji niszczone są wiązania wodorowe, a w obecności odczynników redukujących zerwaniu ulegają mostki dwusiarczkowe.
Denaturacja białek może być procesem odwracalnym lub nieodwracalnym[2][a]; np. denaturacja termiczna białek najczęściej jest nieodwracalna (w przeciwieństwie do termicznej denaturacji kwasów nukleinowych)[4]. Stosunkowo niewielkie zmiany pH, w zakresach określonych indywidualnie dla danego białka, prowadzą do denaturacji odwracalnej (np. będącej efektem utraty rozpuszczalności w punkcie izoelektrycznym), a po przekroczeniu wartości krytycznych pH denaturacja nabiera charakteru nieodwracalnego[5]. W przypadku denaturacji odwracalnej, po usunięciu czynnika denaturującego białko powraca do aktywnej formy natywnej. Proces ten nosi nazwę renaturacji i został zaobserwowany po raz pierwszy dla rybonukleazy[6] przez Christiana Anfinsena w latach 60. XX w.[7]
Przejście od natywnego, niskoenergetycznego stanu do formy zdenaturowanej związane jest ze wzrostem nieuporządkowania łańcucha, której to przemianie towarzyszy wzrost entropii. Uporządkowanie najbliższych cząsteczek wody wzrasta jednak w wyniku hydratacji grup hydrofobowych łańcuchów bocznych, uwolnionych podczas denaturacji.
Podczas denaturacji zachodzą także zmiany rozpuszczalności i przesunięcie punktu izoelektrycznego. Rozwinięcie łańcucha peptydowego może prowadzić do wzrostu lepkości, a także zmian absorpcji w nadfiolecie. Obserwuje się również często procesy agregacji i wytrącania, co jest związane ze zmianami stopnia hydratacji i rozpuszczalności białek.
Metody
Najważniejszymi metodami fizycznymi denaturacji są: ogrzewanie, silne mieszanie, wytrząsanie, naświetlanie nadfioletem, promieniowaniem rentgenowskim i jonizującym lub działanie ultradźwiękami.
Denaturacja chemiczna zachodzi pod wpływem związków, które są zdolne do rozerwania wiązań wodorowych, na przykład pod wpływem roztworu mocznika o stężeniu 6–8 mol/dm³ lub chlorku guanidyny o stężeniu 4 mol/dm³, na skutek działania kwasów lub zasad (wartość pH poniżej 3 lub powyżej 9), soli metali ciężkich, a także 1%-owego roztworu laurylosiarczanu sodu.
Zobacz też
- zimna denaturacja
Uwagi
Przypisy
Bibliografia
- Robert K. Murray, Daryl K. Granner, Peter A. Mayes, Vicor W. Rodwell: Biochemia Harpera. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2004. ISBN 83-200-2898-1.