Mi a fehérjék denaturált állapotának definiciója?

A fehérjék stabil konformációs állapotainak egyik fajtája: a legombolyodott (denaturált) állapot. Jele: U, vagy D.

Ideális esetben: véletlen elrendeződésű lánc (random coil)

*minden torziós szög független a szekvenciában távolabbi torziós szögektől

*minden konformációnak kb. azonos a szabadentalpiája

*kivéve, ahol a lánc átfedné önmagát (kizárttérfogat-effektus)

*100 aminosav --> 10100 konformáció. Ha egy oldatban 10 mg fehérje van, ez kb. 1018 db molekula. Tehát: várhatóan mindegyik molekula más-más konformációban van.

*Erős denaturálószerekben (6M GdmHCl, 8M urea) a fehérjék jó közelítéssel valóban véletlen elrendeződésűek (hidrodinamikai tul. szerint)

Enyhébb denaturálószerek, ill. pH- vagy hőmérsékleti szélsőségek: a szerkezet kevésbé random, s valamivel kompaktabb.

*Lokális hidrofób oldallánc-csoportosulások

*egy kevés hélixtartalom (főleg alkoholos oldatban)

Termodinamikailag a legombolyodott állapot egységes: nem tartalmazhat kooperatívan felgombolyodott részstruktúrákat.

A denaturált állapot bizonyos körülmények között termodinamikailag kedvezőtlenebb, mint a natív, ez igaz. Hiszen máskülönben egy fehérje nem lenne stabil a saját natív alakjában. Csakhogy a kettő közt olyan energetikai gát van, amit a fehérje nem tud átugrani, ezét a sejtekben más fehérjék segítik az részlegesen denaturálódott fehérjéket hogy visszaszerezzék a natív konformációjukat.

Egyes esetekben egyébként a denaturálás pont azon alapul, hogy ott már a natív állapot termodinamikailag kedvezőtlen. Amíg a fehérje ilyen környezetben van, addig esélytelen feltekerednie.

Nagy tömegben a denaturált fehérjék összecsapzódnak, és nem tudjuk őket külön-külön molekulaként szemlélni. Az ilyen összecsapzódott fehérjetömeg termodinamikailag sokkal kedvezőbb, mint ha minden fehérje külön-külön natív állapotban lenne, ezért sült húsból soha nem lesz nyers hús, vagy túróból tej.

Definicio szerintem kicsit olyn, mint a legtobb biologiai definicio: a feherjek azon allapota, mikor a szerkezet elter a biologiailag aktiv nativ allapottol.

Ez szamos tulajdonsaggal jar egyutt, amit elottem mar tobbe-kevesbe osszefoglaltak, de senki nem irta le a lenyeget. Az a lenyeg, hogy a szerkezet mas legyen, mint a nativ. Az, hogy a feherje lanc hogy viselkedik a denaturalt allapotban az egy dolog, de ket nagyon fontos aspektust nem vesz figyelembe:

-sok feherje nativ szerkezete is rendezetlen, definialt harmadlagos, sot masodlagos szerkezet nelkul.

-sok denaturalt szerkezet rendkivul jol definialt merev struktura, mint pl a prionok amiloid szerkezete.

A termodinamikai magyarazatokat se tartom jonak, mivel a feherje engedelmeskedve a termodinamikai torvenyeknek (majdnem) mindig a legstabiliabb allapotban van: nativ korulmenyek kozott a nativ, denaturalo korulmenyek kozott a denaturalt szerkezet a legstabilabb (tobbnyire). Tovabba a feherje oldatban nem maganyos farkaskent van jelen, hanem a tobbi feherjevel egyutt egy sokasagot kepez. Denaturalo korulmenyek hatasara a harmadlagos szerkezet felbomlik es az eddig eltemetett hidrofob felszinek felszinre kerulnek. Ez nyilvan energetikailag kedvezotlen folyamat, ami sokfelekeppen stabilizalodhat: a denaturalo szerrel valo kedvezo kolcsonhatasok kompenzaljak, a magas homerseklet biztositja a szukseges energiat. Az a lenyeg, hogy ez magaval vonja a feherjek asszociaciojat a hidrofob felszineken keresztul, ami tobbnyire makroszkopikusan oldhatatlan csapadek formajaban jelenik meg. Az igy letrejovo komplex nagyon gyakran irreverzibilisen denaturalodott allapotba kerul: a csapadekban levo hidrofob interakciok reven energetikailag kedvezobb allapot a nativ szerkezetnel, meg nativ korulmenyek kozott is!