denaturoitumislämpötilalla

Denaturoitumislämpötila (Tm) on lämpötila, jossa makromolekyyli menettää osittain tai kokonaan natívinsa, eli alkuperäisen kolmiulotteisen rakenteensa denaturoitumisen seurauksena. Proteiineilla Tm tarkoittaa lämpötilaa, jossa noin puolet molekyyleistä ovat denaturoiduneet tietyissä olosuhteissa. DNA:n kaksijuosteinen alue denaturoiduu ja erkanenee yli kyseisen lämpötilan, mikä usein ilmenee sulamispisteenä. Tm on siten mitta makromoleylle annetun ympäristön ja koostumuksen stabiliteetista.

Mittaukset denaturoitumislämpötilasta voidaan tehdä useilla menetelmillä. Yleisimmät ovat differentiaalinen skannauskalorimetria (DSC), joka mittaa lämpöenergiankulutusta denaturoitumisen aikana, sekä UV-absorptiospektroskopia, jossa denaturoituminen näkyy hyperkromisena muutoksena UV-alueella. Myös sirkulaarinen diffraktio (CD) sekä fluoresenssimittaukset voivat antaa arvoja Tm:stä antamalla tietoa proteiinin tai nukleiinihappojen rakenteen muuttumisesta.

Faktorit, jotka vaikuttavat denaturoitumislämpötilaan, ovat muun muassa molekyylin pituus ja koostumus, kolmiulotteinen rakenne, pH, suolan ja muiden ionien pitoisuus sekä läsnä olevat ligandid ja denaturantit (esimerkiksi urea tai guanidiniumkloridi). Eri molekyylit ja olosuhteet voivat johtaa hyvin erilaiseen Tm-arvoon.

Sovelluksissa denaturoitumislämpötilan tunteminen on tärkeää proteiinien ja entsyymien termisestä stabiilisuudesta riippuvien prosessien optimoinnissa, biologisten valmisteiden formuloinnissa sekä molekyylibiologiassa, esimerkiksi PCR:n denaturointivaiheen suunnittelussa. Tm:ää käytetään usein myös kiintopisteenä, kun arvioidaan mutaatioiden vaikutusta rakenteen stabiliteettiin.