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.

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.

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

  1. ↑ Według niektórych źródeł denaturacja jest z definicji trwała[3].

Przypisy

  1. ↑ wysalanie białek. W: Słownik terminów biologicznych [on-line]. PWN. [dostęp 2014-04-29].
  2. ↑ denaturacja. W: Słownik terminów biologicznych PWN [on-line]. [dostęp 2014-04-29].
  3. ↑ denaturacja białka, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2014-04-29].
  4. ↑ JL. Mergny, L. Lacroix. Analysis of thermal melting curves. „Oligonucleotides”. 13 (6), s. 515-537, 2003. DOI: 10.1089/154545703322860825. PMID: 15025917. 
  5. ↑ Sasson Cohen: Biological reactions of carbonyl halides. W: The Chemistry of Acyl Halides. Saul Patai (red.). Wiley, 1972, s. 318, seria: The Chemistry of Functional Groups. ISBN 0-471-66936-9.
  6. ↑ Jan Koolman, Klaus-Heinrich Röhm: Color atlas of biochemistry. Wyd. 2. Stuttgart ; New York: Thieme, 2005, s. 74-75. ISBN 3-13-100372-3.
  7. ↑ Lubert Stryer: Biochemia. Wyd. 1. Warszawa: PWN, 1986, s. 45-49. ISBN 83-01-00140-2.

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.