Denaturering

I biokjemi er denaturering prosessen der et biologisk makromolekyl , nukleinsyre eller protein , mister sin normale tredimensjonale konformasjon : proteiner mister folding og utfoldelse, de to sammenkoblede strengene av nukleinsyreduplekser skiller seg. Denne tredimensjonale konformasjonen er oftest nødvendig for at de biologiske makromolekylene skal kunne oppfylle sin funksjon, og derfor inaktiverer denatureringen generelt disse biologiske makromolekylene.

Denaturering av nukleinsyrer

DNA sies å være denaturert når de to komplementære strengene som det vanligvis er laget av er skilt. Dette oppnås for eksempel ved å øke temperaturen, eller ved å tilsette kaotrope midler som urea . Når denaturering utføres ved oppvarming, kalles temperaturen der halvparten av DNA-molekylene denatureres, den molekylære smeltetemperaturen . Denaturering finner sted når sjokkene på grunn av temperatur klarer å bryte hydrogenbindinger mellom de to strengene. Når temperaturen synker, assosierer de komplementære kjedene to og to igjen med H-bindingene. Kjedens nukleotidsammensetning har en effekt på smeltetemperaturen: kjeder som inneholder mange C- og G-baser (som involverer 3 H- bindinger mellom nukleotidene vendt mot hverandre på de to strengene) er mer stabile og derfor vanskelig å denaturere enn kjeder som inneholder flere A- og T-baser ( 2 bindinger ).

Renaturering er den omvendte operasjonen av re-assosiasjon av to DNA-tråder som rekombineres til et enkelt dobbeltstrenget molekyl. DNA-denaturering kan gjøres med en termisk syklus .

Den RNA kan også innta en kompleks struktur som omfatter baseparing gjør det mulig å utføre forskjellige funksjoner ( katalyse , molekylær gjenkjennelse ...). Denne strukturen kan brytes av de samme fysisk-kjemiske prosessene som for DNA (temperatur, kaotrope midler )

Denaturering av proteiner

Den denaturering av et protein tilsvarer uorden av den romlige strukturen uten å bryte de kovalente bindinger og spesielt peptidbindinger , fordi bare de sekundære bindinger er opptatt. Polypeptidkjeden brettes deretter helt eller delvis ut.

Konsekvenser av denaturering

Denaturering av et protein har vanligvis flere viktige konsekvenser:

Tap av biologisk aktivitet . Den biologiske aktiviteten til proteiner, spesielt enzymer , avhenger sterkt av den romlige organisasjonen av aminosyrene som komponerer den, for eksempel på nivået av et aktivt sted . Tap av folding fører da til tap av aktivitet.

Endring i optiske egenskaper . Flere egenskaper kan påvirkes, absorpsjon i UV , fluorescens og sirkulær dikroisme . De to første effektene skyldes en endring i polariteten til miljøet til kromoforer som tryptofan , som endres fra et hydrofobt miljø (kjernen til proteinet) til et polært miljø (det vandige løsningsmidlet). Den siste effekten er relatert til tap av sekundære strukturer , α helices og β ark

Endring i løselighet . Løselighet avhenger av overflatearealet av interaksjonen mellom proteinet og det vandige miljøet. Modifikasjonen av den romlige strukturen påvirker denne interaksjonsoverflaten dypt og endrer derfor løseligheten. Spesielt kan kontakter mellom hydrofobe områder av det utfoldede proteinet føre til aggregering og utfelling av proteinet.

Denaturerende agenter

De er mange og kan enten være fysiske eller være kjemiske midler.

Fysiske midler

Den temperatur : temperaturøkning fører til en termisk bevegelse av atomene i molekylet. Dette forårsaker en sammenbrudd av intermolekylære interaksjoner, som hydrogenbindinger, som stabiliserer romlig struktur. Dette er fordi hydrogenbindinger tjener til å stabilisere proteiner i en tredimensjonal form der den kan utføre sine funksjoner. Ved høy temperatur brytes hydrogenbindingen og kan ikke lenger opprettholde formen på proteinet, som da ikke lenger er funksjonelt. De fleste proteiner er således denaturert fra 41 grader Celsius, noe som forklarer farligheten hos mennesker med høyt feber. Denne prosessen får ovalbumin, proteinet i eggehvite, til å koagulere når egg blir kokt.
Modifisering av pH : det forårsaker en modifisering av ladningene som bæres av de ioniserbare gruppene, og endrer derfor de ioniske og hydrogenbindinger som stabiliserer romlig struktur.
den stråling

Kjemiske midler

De kaotropiske midlene som urea eller guanidinklorid . Ved høye konsentrasjoner svekker disse forbindelsene kraftig hydrogenbindinger (viktigste lavenergibindinger som er ansvarlige for å opprettholde de sekundære, tertiære og kvartære strukturer av proteiner).

Reduksjonsmidlene til tioler slik som 2-merkaptoetanol eller DTT (ditiotreitol). De tillater reduksjon (brudd) av disulfidbroer og kan dermed bidra til å svekke proteinernes tertiære eller kvaternære struktur.

De baser og syrer , ved endring av pH-verdien (se ovenfor, Physical Agents).

Den vaskemiddel , ved å endre interaksjon med det vandige oppløsningsmiddelet.

De ioner av tungmetaller .

Merknader og referanser