Η μετουσίωση είναι η διαδικασία απόκλισης της μοριακής δομής από την αρχική της κατάσταση όταν εκτίθεται σε μετουσιωτικό παράγοντα. Μερικά παραδείγματα βιομορίων που υπόκεινται σε μετουσίωση είναι οι πρωτεΐνες και τα νουκλεϊκά οξέα Η μετουσίωση πρωτεΐνης είναι μια αλλαγή στο σχήμα μιας πρωτεΐνης μέσω κάποιας μορφής εξωτερικής πίεσης, έτσι ώστε να μην μπορεί πλέον να εκτελέσει την κυτταρική της λειτουργία. Η αιτία της μετουσίωσης της πρωτεΐνης μπορεί να είναι μια διαδικασία θέρμανσης, η προσθήκη οξέος ή αλκαλίου. Οι τύποι μετουσίωσης μπορούν να χωριστούν με βάση την αιτία, δηλαδή βιολογικά επαγόμενη ή μη βιολογικά επαγόμενη μετουσίωση.
Διαδικασία μετουσίωσης πρωτεΐνης
Οι πρωτεΐνες που υποβάλλονται σε διαδικασία μετουσίωσης μπορούν να εμφανίσουν διάφορα χαρακτηριστικά, ένα από τα οποία είναι να έχουν παραμορφωμένο σχήμα επειδή οι δεσμοί υδρογόνου σε αυτές είναι σπασμένοι. Όταν μια πρωτεΐνη υποβάλλεται σε εξωτερικό στρες, όπως η θέρμανση ή η έκθεση σε ένα οξύ (όπως το κιτρικό οξύ), οι ασθενείς δεσμοί υδρογόνου σπάνε. Αυτή η κατάσταση προκαλεί αλλαγές στην πρωτεΐνη. Οι πρωτεΐνες που παραμορφώνονται με μετουσίωση έχουν πιο χαλαρή δομή, είναι πιο τυχαίες και είναι σε μεγάλο βαθμό αδιάλυτες. Η μετουσίωση της πρωτεΐνης μπορεί επίσης να αλλάξει το σχήμα ή να διασπάσει μέρη της δομής της πρωτεΐνης που ήταν προηγουμένως κρυμμένα, να ανοίξει και να δημιουργήσει δεσμούς με άλλα μόρια πρωτεΐνης. Αυτή η κατάσταση αναγκάζει την πρωτεΐνη να πήζει ή να συσσωρεύεται και να γίνεται αδιάλυτη στο νερό. Οι αλλαγές στη δομή της πρωτεΐνης λόγω της διαδικασίας μετουσίωσης προκαλούν επίσης απώλεια της έμφυτης βιολογικής δραστηριότητας και λειτουργίας της πρωτεΐνης.Κυτταρικός θάνατος και κίνδυνος μεταλλάξεων στη διαδικασία μετουσίωσης
Η μετουσίωση της πρωτεΐνης μπορεί να προκαλέσει διαταραχές στην κυτταρική δραστηριότητα. Εάν το κύτταρο αποτύχει να επιδιορθώσει τη διαταραχή, μπορεί να συμβεί πρόωρος θάνατος στο κύτταρο. Ωστόσο, μια πρωτεΐνη που έχει καταστραφεί μπορεί να ανακτήσει τη φυσική της ενεργή κατάσταση εάν ο μετουσιωτικός παράγοντας αφαιρεθεί (επαναδιαταγμένος). Ορισμένες πρωτεΐνες που μπορούν να υποστούν αυτή τη διαδικασία μετά τη μετουσίωση της πρωτεΐνης είναι η λευκωματίνη ορού από το αίμα, η αιμοσφαιρίνη και τα ένζυμα της ριβονουκλεάσης. Ωστόσο, υπάρχουν συνθήκες όπου η διαδικασία μετουσίωσης δεν μπορεί να επιστρέψει στην αρχική της κατάσταση. Η μετουσίωση των πρωτεϊνών έχει επίσης τη δυνατότητα να αυξήσει τον κίνδυνο για μια σειρά ασθενειών, συμπεριλαμβανομένης της νόσου του Αλτσχάιμερ, της τύφλωσης και πολλών άλλων νευροεκφυλιστικών ασθενειών.Λειτουργία μετουσίωσης πρωτεΐνης
Ακολουθούν ορισμένες λειτουργίες της μετουσίωσης πρωτεΐνης που είναι χρήσιμες για τον ανθρώπινο οργανισμό.- Η μετουσίωση χρησιμοποιείται από το σώμα για να σκοτώσει τα παθογόνα. Αυτό γίνεται μέσω της ρύθμισης του pH και της βιοχημικής έκκρισης.
- Η μετουσίωση της πρωτεΐνης είναι επίσης μια σημαντική διαδικασία κατά την πέψη των τροφών. Οι πρωτεΐνες στα τρόφιμα μετουσιώνονται από τη δράση των απελευθερωμένων πεπτικών ενζύμων.
- Σε κυτταρικό επίπεδο, η μετουσίωση είναι ένα σημαντικό μέρος της διαδικασίας του DNA. Η μετουσίωση μπορεί να ανοίξει το DNA και να επιτρέψει την αντιγραφή ή τη μεταγραφή. Χωρίς μετουσίωση, οι κλώνοι DNA δεν μπορούν να αντιγραφούν κατά τη δημιουργία μεταγραφών mRNA για μετάφραση πρωτεΐνης.
- Στον τομέα της έρευνας, η μετουσίωση είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται σε αλυσιδωτές αντιδράσεις πολυμεράσης, για την παραγωγή πολλαπλών αντιγράφων DNA ταυτόχρονα in vitro γρήγορα.
- Στον ιατρικό τομέα, εφαρμόζονται μηχανισμοί μετουσίωσης για τη θανάτωση διαφόρων παθογόνων.