Urea är en förening som är mycket aktiv i en mängd olika biologiska processer i människokroppen såväl som hos andra däggdjur och organismer. Den hanterar bortskaffandet av överskott av kväve i människokroppen och fungerar som ett medel vid denaturering av proteiner. Urea tillhör en klass av föreningar som kallas kaotropa denatureringsmedel, som reder ut den tertiära strukturen hos proteiner genom att destabilisera inre, icke-kovalenta bindningar mellan atomer.
Proteiner kan denatureras av urea genom flera processer. En metod involverar direkt interaktion varvid ureaväte binder till polariserade laddningsområden, såsom peptidgrupper. Denna ömsesidiga påverkan försvagar de intermolekylära bindningarna och interaktionerna, vilket försvagar den övergripande sekundära och tertiära strukturen. När en gradvis proteinveckning inträffar kan vatten och urea lättare komma åt den hydrofoba inre kärnan av proteinet i fråga, vilket påskyndar denatureringsprocessen.
Urea kan också denaturera proteiner indirekt genom att påverka egenskaperna hos lösningsmedlet som proteinerna är nedsänkta i. Genom att ändra strukturen och hydrodynamiken för själva lösningsmedlet, på samma sätt som att lägga ett opolärt löst ämne i blandningen, uppmuntrar urea destabiliseringen av interna bindningar. Det verkar då som att direkt interaktion mellan urea och proteinet, genom vätebindning, är den troliga början på proteinets upplösning. Indirekta interaktioner mellan lösningsmedel och lösta ämnen hjälper processen framåt och bildar en väg för denna direkta interaktion. Urea kan också denaturera proteiner indirekt genom att påverka egenskaperna hos det lösningsmedel som proteinerna är nedsänkta i. Genom att ändra strukturen och hydrodynamiken för själva lösningsmedlet, på samma sätt som att lägga ett opolärt löst ämne i blandningen, uppmuntrar urea destabiliseringen av interna bindningar. Det verkar då som att direkt interaktion mellan urea och proteinet, genom vätebindning, är den troliga början på proteinets upplösning. Indirekta interaktioner mellan lösningsmedel och lösta ämnen hjälper processen framåt och bildar en väg för denna direkta interaktion.
Det exakta sättet på vilket urea bryter ned proteiner är fortfarande föremål för ett mysterium. Forskning i ämnet har visat att det troliga svaret med all sannolikhet är en kombination av ovan nämnda faktorer. Experimentella metoder är en osannolik källa för att få insikt om hur proteiner denatureras av urea. Framtida forskning och förbättring av mikroskopi på atomnivå kommer utan tvekan att kasta mer ljus över frågan och avslöja den exakta mekanismen genom vilken proteindenaturering av urea sker.
