La urea es un compuesto muy activo en una variedad de procesos biológicos en el cuerpo humano, así como en los de otros mamíferos y organismos. Maneja la eliminación del exceso de nitrógeno en el cuerpo humano y actúa como agente en la desnaturalización de proteínas. La urea pertenece a una clase de compuestos conocidos como desnaturalizantes caotrópicos, que desentrañan la estructura terciaria de las proteínas al desestabilizar los enlaces internos no covalentes entre los átomos.
La urea puede desnaturalizar las proteínas mediante varios procesos. Un método implica la interacción directa mediante la cual la urea se une hidrógeno a áreas de carga polarizadas, como los grupos peptídicos. Esta influencia mutua debilita los enlaces e interacciones intermoleculares, debilitando la estructura secundaria y terciaria general. Una vez que se produce el despliegue gradual de la proteína, el agua y la urea pueden acceder más fácilmente al núcleo interno hidrofóbico de la proteína en cuestión, acelerando el proceso de desnaturalización.
La urea también puede desnaturalizar las proteínas de forma indirecta, al afectar los atributos del disolvente en el que se sumergen las proteínas. Al cambiar la estructura y la hidrodinámica del propio disolvente, similar a poner un soluto no polar en la mezcla, la urea fomenta la desestabilización de los enlaces internos. Entonces parecería que la interacción directa de la urea con la proteína, a través del enlace de hidrógeno, es el comienzo probable del desmoronamiento de la proteína. Las interacciones indirectas de solvente y soluto ayudan al proceso, formando un camino para que ocurra esta interacción directa. La urea también puede desnaturalizar las proteínas de forma indirecta, al afectar los atributos del disolvente en el que se sumergen las proteínas. Al cambiar la estructura y la hidrodinámica del propio disolvente, similar a poner un soluto no polar en la mezcla, la urea fomenta la desestabilización de los enlaces internos. Entonces parecería que la interacción directa de la urea con la proteína, a través del enlace de hidrógeno, es el comienzo probable del desmoronamiento de la proteína. Las interacciones indirectas de solvente y soluto ayudan al proceso, formando un camino para que ocurra esta interacción directa.
La forma exacta en que la urea degrada las proteínas sigue siendo objeto de cierto misterio. La investigación sobre el tema ha demostrado que la respuesta probable es, con toda probabilidad, una combinación de los factores mencionados anteriormente. Los métodos experimentales son una fuente poco probable de información sobre cómo la urea desnaturaliza las proteínas. La investigación futura y la mejora en la microscopía a nivel atómico arrojarán, sin duda, más luz sobre el tema y revelarán el mecanismo exacto por el cual ocurre la desnaturalización de las proteínas por la urea.