דנטורציה – הבדלי גרסאות

קשרי מימן יכולים להיווצר גם עם מולקולות [[מים]], ולכן קבוצות קוטביות יימצאו לעתיםלעיתים קרובות על פני החלבון, כשהן חשופות לסביבה המימית. [[כוח (פיזיקה)|כוח]]ות של משיכה ודחייה [[חשמל]]ית עשויים גם הם להיווצר בין קבוצות צדדיות מסוימות הנושאות [[מטען חשמלי]]. הם ירחיקו או יקרבו קטעי חלבון זה לזה, וכך יתרמו לייצוב המבנה המרחבי. קשר חשוב נוסף הוא הקשר הדיסולפידי (קשר S-S) המהווה קשר בין [[אטום|אטומי]] [[גופרית]] של הקבוצות הצדדיות בחומצת האמינו [[ציסטאין]]. זהו קשר קוולנטי, ועל כן הוא חזק בהשוואה לאינטראקציות אחרות שקובעות את מבנה החלבון.

העובדה שלכל חלבון ישנן טמפרטורות שבהן הסיכוי שיעבור דנטורציה גבוה במיוחד, יוצרת גבול עליון לטמפרטורה המתאימה לפעילות יעילה של החלבון. טמפרטורות נמוכות, גם הן אינן מאפשרות את פעילותו של החלבון, לא בשל דנטורציה אלא מכיוון שככל שהטמפרטורה נמוכה יותר המולקולות נעות לאט יותר, ולפיכך פעילות החלבון גם היא איטית יותר (מכיוון שהיא מוכתבת בין השאר על ידי מהירות תנועת המולקולות). בטמפרטורות נמוכות מדי, החלבון איננו פועל ביעילות בשל המהירות הנמוכה של המולקולות בתמיסה, מה שיוצר גבול תחתון לפעילותו של החלבון. לכן לכל חלבון קיים טווח טמפרטורות אידאליאידיאלי לפעילותו. הטמפרטורה האידאליתהאידיאלית לחלבוני [[גוף האדם]] היא בין 36 ל-38 מעלות צלזיוס. בטמפרטורות אלה עוד לא מתרחשת דנטורציה, אך הן מספיק גבוהות כדי שפעילות החלבון תהיה יעילה.

* '''[[דטרגנט]]ים''': הדטרגנטים הם חומרים אורגניים בעלי "זנב" הידרופובי ("שונא מים") ו"ראש" הידרופילי ("אוהב מים") הנושא לעתיםלעיתים קרובות מטען חשמלי. כשמולקולת דטרגנט פוגשת בחלבון, זנבה ההידרופובי חודר למעמקי החלבון ויוצר אינטראקציות מתחרות עם הקבוצות הצדדיות של חומצות האמינו ההידרופוביות. אינטראקציות אלה מחלישות את האינטראקציות הקיימות בחלבון הטבעי. באופן דומה, הראש ההידרופילי מגיב עם הקבוצות ההידרופיליות שעל פני החלבון ומחליש את האינטראקציות ביניהן. כשריכוז הדטרגנט גבוה מספיק, תתרחש דנטורציה ומבנה החלבון יקרוס למבנה אקראי. הדטרגנט '''[[סודיום דודציל סולפט|SDS]]''' הוא בין הנפוצים שבדטרגנטים במעבדות לצורכי דנטורציה, בין השאר בשל תפקידו בשיטות הפרדת חלבונים ב[[אלקטרופורזה בג'ל]]. בשיטות אלו גורמים לדנטורציה של החלבונים טרם הפרדתם אחד מרעהו, כדי שההפרדה תהיה תקינה.

לרבים מהחומרים הללו שימושים נוספים במחקר הביוכימי, מלבד דנטורציה, בהם מעוניינים דווקא לשמור על מבנה החלבון. למשל, ממסים אורגנים משמשים לעתיםלעיתים קרובות בתהליכי ניקוי חלבונים. כדי שלא תתרחש דנטורציה מקיימים תהליכים אלה בטמפרטורות נמוכות, המאטות את קצב תנודתם של אטומי החלבון. ההאטה הזו, כפי שנותח לעיל, מפסיקה ברוב החלבונים את הדנטורציה. מכאן שהשפעתם של החומרים הדנטורטיביים איננה מוחלטת, אלא תלויה בתנאי הסביבה.

שינויים במבנה המרחבי של החלבון גורמים לשינויים בתכונותיו השונות. על כך גם מרמז שמה של הדנטורציה, שפירושה המילולי הוא אובדן הטבע, או אובדן התכונות הטבעיות. השפעה זו על תכונות החלבון ניתנת לעתיםלעיתים רבות למדידה. עובדה זו מנוצלת לשם איתור או מדידה של הדנטורציה למטרות מחקר, או למטרות תעשייתיות.

לעתיםלעיתים בשיטות מחקריות לדנטורציה על ידי בסיס יתרון על פני דנטורציה בחימום. ראשית, ישנן שיטות בהן לאחר הדנטורציה קושרים את הגדילים הבודדים למשטח [[ניטרוצלולוז]] או [[ניילון]], ובסיס מסייע בביצוע קשירה זו. שנית, בסיס עשוי לסייע בהרחקת שאריות RNA מהתמיסה, כשאלה קיימות.

אחת השיטות הנפוצות ביותר הנעזרות בדנטורציה היא ה[[היברידיזציה]]. בהיברידיזציה גורמים לדנטורציה של מולקולות DNA, ולאחר מכן מאפשרים לחד-גדילים לעבור רנטורציה עם גדילים אחרים של DNA או גדילי RNA, אשר לעתיםלעיתים קרובות מסומנים כך שיהיה ניתן לזהותם [[רדיואקטיבי]]ת או [[קרינה פלואורסצנטית|פלואורסצנטית]]. היברידיזציה יכולה לשמש לצרכים מגוונים. [[היברידיזציה באתר]] מבצעת את התהליך על [[כרומוזום|כרומוזומים]] שלמים, כך שבשלב הרנטורציה ניתן לזווג קטע DNA או RNA ספציפיים מסומנים, וכך לגלות את האזור בכרומוזום בו נמצא הרצף המשלים להם. בשיטת [[סאת'רן בלוט]] משתמשים בהיברידיזציה כשגורמים דנטורציה לקטעי DNA קצרים, ואז מזווגים אותם עם קטעי DNA ידועים. ה-DNA יזדווג רק עם קטעי ה-DNA המשלימים לו וכך ניתן לזהות את קטע ה-DNA המבוקש. גישה אחרת של היברידיזציה גורמת לדנטורציה של DNA משני גנים שונים או משני מקורות שונים (מ[[מין (טקסונומיה)|מינים]] שונים) על ידי חימום, ולאחר מכן מאפשרת זיווג של גדילים משני המקורות. גדילי ה-DNA הנוצרים הם בני כלאיים של DNA משני המקורות. חימומם של הגדילים החדשים גורם לדנטורציה שלהם, כשהטמפרטורה שבה תתרחש הפרדה בין הגדילים עומדת ביחס ישר לרמת ההשלמה בין הגדילים משני המקורות או הגנים. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר וההשלמה גדולה יותר, יעיד הדבר על רצפים דומים יותר בשני הגנים, ולפיכך על קרבה אבולוציונית או גנטית ביניהם.

האנזים DNA פולימראז המשמש בתהליך זה מקורו בדרך כלל בחיידק התרמופילי ''[[Thermus aquaticus]]'', או חיידקים תרמופיליים דומים החיים בטמפרטורות גבוהות. הטמפרטורה האופטימלית לפעילותו של החיידק, וכן של האנזימים שבו, גבוהה מ-70°C. הפולימראז התרמופילי לא עובר דנטורציה גם בטמפרטורות של 95 מעלות ולעתיםולעיתים למעלה מזה, אשר הכרחיות לדנטורציה של ה-DNA. תכונה ייחודית זו של החלבון היא אשר מאפשרת את התהליך היעיל של ה-PCR.