В биохимии нативное состояние белка или нуклеиновой кислоты — это его правильно свернутая и/или собранная форма, которая является оперативной и функциональной. [1] Нативное состояние биомолекулы может обладать всеми четырьмя уровнями биомолекулярной структуры , при этом вторичная через четвертичную структуру формируется из слабых взаимодействий вдоль ковалентно-связанного остова. Это отличается от денатурированного состояния, в котором эти слабые взаимодействия нарушаются, что приводит к потере этих форм структуры и сохранению только первичной структуры биомолекулы.
В то время как все молекулы белка начинаются как простые неразветвленные цепи аминокислот , после завершения они принимают весьма специфичные трехмерные формы. Эта конечная форма, известная как третичная структура , является складчатой формой, которая обладает минимумом свободной энергии . Именно третичная, складчатая структура белка делает его способным выполнять свою биологическую функцию. Фактически, изменения формы белков являются основной причиной нескольких нейродегенеративных заболеваний , включая те, которые вызываются прионами и амилоидом (например, коровье бешенство , куру , болезнь Крейтцфельдта-Якоба ).
Многие ферменты и другие неструктурные белки имеют более одного нативного состояния, и они действуют или подвергаются регуляции путем перехода между этими состояниями. Однако «нативное состояние» используется почти исключительно в единственном числе, как правило, чтобы отличить правильно свернутые белки от денатурированных или развернутых. В других контекстах свернутая форма белка чаще всего упоминается как его нативная « конформация » или «структура».
Свернутые и развернутые белки часто легко различаются по их растворимости в воде, поскольку многие белки становятся нерастворимыми при денатурации. Белки в нативном состоянии будут иметь определенную вторичную структуру , которую можно обнаружить спектроскопически, с помощью кругового дихроизма и ядерного магнитного резонанса (ЯМР).
Нативное состояние белка можно отличить от расплавленной глобулы , среди прочего, по расстояниям, измеренным с помощью ЯМР. Аминокислоты, широко разнесенные в последовательности белка , могут соприкасаться или располагаться очень близко друг к другу в стабильно свернутом белке. С другой стороны, в расплавленной глобуле их усредненные по времени расстояния, как правило, больше.
Важно изучить , как можно производить белки в нативном состоянии, поскольку попытки создать белки с нуля привели к расплавленным глобулам, а не к настоящим продуктам в нативном состоянии. Поэтому понимание нативного состояния имеет решающее значение в белковой инженерии .
Нуклеиновые кислоты достигают своего нативного состояния посредством спаривания оснований и, в меньшей степени, других взаимодействий, таких как коаксиальное стекирование . Биологическая ДНК обычно существует в виде длинных линейных двойных спиралей, связанных с белками в хроматине , а биологическая РНК, такая как тРНК, часто образует сложные нативные конфигурации, приближающиеся по сложности к свернутым белкам. Кроме того, искусственные структуры нуклеиновых кислот, используемые в ДНК-нанотехнологии, разработаны так, чтобы иметь определенные нативные конфигурации, в которых несколько цепей нуклеиновых кислот собираются в один комплекс. В некоторых случаях нативное состояние биологической ДНК выполняет свои функции, не будучи контролируемым какими-либо другими регуляторными единицами.