Ureum is een verbinding die zeer actief is in een verscheidenheid aan biologische processen in het menselijk lichaam en die van andere zoogdieren en organismen. Het zorgt voor de verwijdering van overtollig stikstof in het menselijk lichaam en werkt als een middel bij de denaturatie van eiwitten. Ureum behoort tot een klasse van verbindingen die bekend staat als chaotrope denaturatiemiddelen, die de tertiaire structuur van eiwitten ontrafelen door interne, niet-covalente bindingen tussen atomen te destabiliseren.
Eiwitten kunnen via verschillende processen door ureum worden gedenatureerd. Eén methode omvat directe interactie waarbij ureumwaterstof bindt aan gepolariseerde ladingsgebieden, zoals peptidegroepen. Deze wederzijdse invloed verzwakt de intermoleculaire bindingen en interacties, waardoor de algemene secundaire en tertiaire structuur verzwakt. Zodra het eiwit zich geleidelijk ontvouwt, kunnen water en ureum gemakkelijker toegang krijgen tot de hydrofobe binnenste kern van het eiwit in kwestie, waardoor het denaturatieproces wordt versneld.
Ureum kan ook indirect eiwitten denatureren, door de eigenschappen van het oplosmiddel waarin de eiwitten zijn ondergedompeld te beïnvloeden. Door de structuur en hydrodynamica van het oplosmiddel zelf te veranderen, vergelijkbaar met het toevoegen van een niet-polaire opgeloste stof in de mix, stimuleert ureum de destabilisatie van interne bindingen. Het lijkt er dan op dat directe interactie van ureum met het eiwit, via waterstofbinding, waarschijnlijk het begin is van eiwitontrafeling. Indirecte interacties tussen oplosmiddelen en opgeloste stoffen helpen het proces op gang en vormen een pad voor deze directe interactie. Ureum kan ook indirect eiwitten denatureren, door de eigenschappen van het oplosmiddel waarin de eiwitten zijn ondergedompeld te beïnvloeden. Door de structuur en hydrodynamica van het oplosmiddel zelf te veranderen, vergelijkbaar met het toevoegen van een niet-polaire opgeloste stof in de mix, stimuleert ureum de destabilisatie van interne bindingen. Het lijkt er dan op dat directe interactie van ureum met het eiwit, via waterstofbinding, waarschijnlijk het begin is van eiwitontrafeling. Indirecte interacties tussen oplosmiddelen en opgeloste stoffen helpen het proces op gang en vormen een pad voor deze directe interactie.
De exacte manier waarop ureum eiwitten afbreekt, is nog steeds het onderwerp van enig mysterie. Onderzoek naar dit onderwerp heeft aangetoond dat het waarschijnlijke antwoord naar alle waarschijnlijkheid een combinatie is van de bovengenoemde factoren. Experimentele methoden zijn een onwaarschijnlijke bron van inzicht in hoe eiwitten worden gedenatureerd door ureum. Toekomstig onderzoek en verbetering van microscopie op atomair niveau zullen ongetwijfeld meer licht op de kwestie werpen en het exacte mechanisme onthullen waarmee eiwitdenaturatie door ureum plaatsvindt.