प्रोटीन वलन

प्रोटीन वलन (प्रोटीन फोल्डिंग) एक ऐसी भौतिक प्रक्रिया है, जिसके द्वारा एक प्रोटीन श्रृंखला को उसके मूल त्रि-आयामी संरचना में अनुवादित (जीव विज्ञान) किया जाता है, सामान्य रूप से एक वलित संरचना जिसके द्वारा प्रोटीन जैविक रूप से क्रियाशील हो जाता है। तथा एक त्वरित और पुनरुत्पादनीय प्रक्रिया के माध्यम से, पॉलीपेप्टाइड एक यादृच्छिक कुण्डली से अपनी विशिष्ट त्रि-आयामी संरचना में परिवर्तित हो जाता है। mRNA के एक अनुक्रम से अमीनो अम्ल की एक रैखिक श्रृंखला में अनुवादित होने के बाद प्रत्येक प्रोटीन से पहले एक सामने आया पॉलीपेप्टाइड या यादृच्छिक कुंडल के रूप में उपस्थित होता है। इस स्तर पर पॉलीपेप्टाइड में किसी भी स्थिर (लंबे समय तक चलने वाली) त्रि-आयामी संरचना (पहली आकृति के बाएं हाथ की ओर) का अभाव होता है। जैसा कि पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला को राइबोसोम द्वारा संश्लेषित किया जा रहा है, रैखिक श्रृंखला इसकी त्रि-आयामी संरचना में परिवर्तित होना प्रारम्भ कर देती है।

पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के अनुवादन के दौरान भी कई प्रोटीनों का वलन प्रारम्भ हो जाता है। अमीनो अम्ल एक दूसरे के साथ एक अच्छी तरह से परिभाषित त्रि-आयामी संरचना वलित प्रोटीन (आकृति के दाहिने हाथ की ओर), जिसे मूल अवस्था के रूप में जाना जाता है, जिसका उत्पादन करने के लिए परस्पर प्रभाव करते हैं। परिणामी त्रि-आयामी संरचना अमीनो अम्ल अनुक्रम या प्राथमिक संरचना (एनफिन्सन सिद्धांत) द्वारा निर्धारित की जाती है।

कार्य करने के लिए सही त्रि-आयामी संरचना आवश्यक होती है, हालांकि कार्यात्मक प्रोटीन के कुछ भाग प्रकट हो सकते हैं, ताकि प्रोटीन गतिशीलता महत्वपूर्ण हो। प्राकृतिक संरचना में वलन में विफलता सामान्य रूप से निष्क्रिय प्रोटीन का उत्पादन करती है, लेकिन कुछ स्थितियों में मिसफॉल्ड प्रोटीन में संशोधित या विषाक्त कार्यक्षमता होती है। माना जाता है कि कई न्यूरोडीजेनेरेटिव और अन्य बीमारियां मिसफोल्डेड प्रोटीन द्वारा गठित अमाइलॉइड फाइब्रिल के संचय के परिणामस्वरूप होती हैं, जिनमें से संक्रामक किस्मों को प्रोटीन संक्रमण के रूप में जाना जाता है। कई एलर्जी कुछ प्रोटीनों की गलत वलन के कारण होती हैं, क्योंकि उन्मुक्त प्रणाली कुछ प्रोटीन संरचनाओं के लिए एंटीबॉडी का उत्पादन नहीं करती है।

प्रोटीन का विकृतीकरण (जैव रसायन) वलित से बिना वलित अवस्था में संक्रमण की एक प्रक्रिया होती है। यह खाना पकाने में, जलने में, प्रोटीनोपैथियों में और अन्य संदर्भों में होता है।

वलन प्रक्रिया का समयांतराल प्रेरित प्रोटीन के आधार पर प्रभावशाली तरीके से भिन्न होता है। जब कोशिका के बाहर अध्ययन किया जाता है, तो सबसे धीमी गति से वलन वाले प्रोटीन को मुख्य रूप से प्रोलीन समावयवन के कारण वलन में कई मिनट या घंटे लगते हैं, और प्रक्रिया पूरी होने से पहले, कई मध्यवर्ती अवस्थाओं जैसे चौकियों(नाका) से गुजरना पड़ता है। दूसरी ओर, सौ अमीनो अम्ल तक की लंबाई वाले बहुत छोटे एकल-डोमेन प्रोटीन सामान्य रूप से एक ही चरण में वलित हो जाते हैं। मिलीसेकेंड का समय पैमाना मानक है और सबसे तेज़ ज्ञात प्रोटीन वलन प्रतिक्रियाएं कुछ माइक्रोसेकंड के भीतर पूरी हो जाती हैं। एक प्रोटीन का वलन कालक्रम उसके आकार, संपर्क क्रम और चक्रण टोपोलॉजी पर निर्भर करता है।

1960 के दशक के उत्तरार्ध से कम्प्यूटेशनल बायोलॉजी विज्ञान के लिए प्रोटीन वलन प्रक्रिया को समझना और अनुकरण करना एक महत्वपूर्ण चुनौती रही है।

प्राथमिक संरचना
एक प्रोटीन की प्राथमिक संरचना, इसका रैखिक अमीनो-अम्ल अनुक्रम, इसकी मूल संरचना को निर्धारित करता है। विशिष्ट अमीनो अम्ल अवशेष और पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में उनकी स्थिति निर्धारित करने वाले कारक हैं, जिनके लिए प्रोटीन के एक हिस्से साथ जुड़ते हैं और इसकी त्रि-आयामी संरचना को बनाते हैं। तथा अमीनो अम्ल की संरचना क्रम की तरह महत्वपूर्ण नहीं होते है। हालांकि, मोड़ने का आवश्यक तथ्य यह है कि प्रत्येक प्रोटीन के अमीनो एसिड अनुक्रम में वह जानकारी होती है जो उस स्थिति को प्राप्त करने के लिए मूल संरचना और मार्ग दोनों को निर्दिष्ट करती है। यह कहना नहीं है कि लगभग समान अमीनो एसिड अनुक्रम हमेशा समान रूप से मोड़ते हैं। अनुकूलता पर्यावरणीय कारकों के आधार पर भी भिन्न होती है। तथा जहां वे पाए जाते हैं, उसके आधार पर समान प्रोटीन अलग-अलग वलन मे होते हैं।

माध्यमिक संरचना
एक द्वितीयक संरचना का निर्माण वलन प्रक्रिया में पहला चरण होता है, जिसे एक प्रोटीन अपनी मूल संरचना ग्रहण करने के लिए लेता है। द्वितीयक संरचना की विशेषता वे संरचनाएँ होती हैं जिन्हें अल्फा हेलिक्स और बीटा शीट्स के रूप में जाना जाता है, जो तेजी से वलित होती हैं क्योंकि वे आंतरआण्विक बल, हाइड्रोजन बंध द्वारा स्थिर होती हैं, जैसा कि पहली बार लिनुस पॉलिंग द्वारा किया गया था। आंतरआण्विक हाइड्रोजन बंध का निर्माण प्रोटीन स्थिरता में एक और महत्वपूर्ण योगदान प्रदान करता है। α-हेलिक्स रीढ़ की हड्डी के हाइड्रोजन बंधन द्वारा एक कुंडली का आकार बनाने के लिए बनते हैं। (दाईं ओर की आकृति देखें)। β प्लीटेड शीट्स एक संरचना होती है, जो हाइड्रोजन बन्ध बनाने के लिए रीढ़ की हड्डी के साथ स्वय को झुकाती है (जैसा कि बाईं ओर की आकृति में दिखाया गया है)। हाइड्रोजन बंध पेप्टाइड बंधन के ऐमाइड हाइड्रोजन और कार्बोनिल ऑक्सीजन के बीच होते हैं। एंटी-पैरेलल β प्लीटेड शीट्स और समानांतर β प्लीटेड शीट्स उपस्थित हैं, जहां हाइड्रोजन बंध की स्थिरता एंटी-पैरलल β शीट्स में जटिल होती है क्योंकि यह समानांतर शीट्स द्वारा बनाए गए झुके हुए हाइड्रोजन बंध की तुलना में आदर्श 180 अंशके कोण के साथ हाइड्रोजन बंध होते हैं।

तृतीयक संरचना
α-हेलिक्स और β-शीट्स सामान्य रूप से एम्फीपैथिक होते हैं, जिसका अर्थ है कि उनके पास एक हाइड्रोफिलिक और एक हाइड्रोफोबिक भाग होता है। यह क्षमता एक प्रोटीन की तृतीयक संरचना बनाने में मदद करती है जिसमें वलन होता है ताकि हाइड्रोफिलिक पक्ष प्रोटीन के आसपास के जलीय वातावरण का सामना कर रहे हों और हाइड्रोफोबिक पक्ष प्रोटीन के हाइड्रोफोबिक भीतरी भाग का सामना कर रहे हों। द्वितीयक संरचना श्रेणीबद्ध रूप से तृतीयक संरचना निर्माण का मार्ग प्रशस्त करती है। एक बार जब प्रोटीन की तृतीयक संरचना हाइड्रोफोबिक से परस्पर क्रिया द्वारा बनती और स्थिर हो जाती है, तो दो सिस्टिइन अवशेषों के बीच बने डाइसल्फ़ाइड बंधन के रूप में सहसंयोजक बंधन भी हो सकते हैं। ये गैर-सहसंयोजक और सहसंयोजक संपर्क एक प्रोटीन की मूल संरचना में एक विशिष्ट स्थलीय अवस्था लेते हैं। प्रोटीन की तृतीयक संरचना में एकल पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला सम्मिलित होती है। हालांकि, वलन पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं की अतिरिक्त अंतःक्रियाएं चतुर्धातुक संरचना निर्माण को जन्म देती हैं।

चतुर्धातुक संरचना
तृतीयक संरचना कुछ प्रोटीनों में चतुर्धातुक संरचना के निर्माण के लिए मार्ग दे सकती है, जिसमें सामान्य रूप से पहले से वलित सबयूनिट्स का समन्वायोजन या उपसमन्वायोजन सम्मिलित होता है। दूसरे शब्दों में, बहु पॉलीपेप्टाइड शृंखलाएं परस्पर क्रिया करके एक पूर्णतया क्रियाशील चतुर्धातुक प्रोटीन का निर्माण कर सकती हैं।

प्रोटीन वलन की प्रेरक बल
वलन एक सहज प्रक्रिया है, जो मुख्य रूप से हाइड्रोफोबिक पारस्परिक प्रभाव, आंतरआण्विक हाइड्रोजन बन्ध के गठन, वन डेर वाल्स बलों द्वारा निर्देशित होती है, और इसका संरूपीय एन्ट्रापी द्वारा विरोध किया जाता है। वलन की प्रक्रिया अधिकांश सह-अनुवादिक रूप से प्रारम्भ होती है, जिससे प्रोटीन का एन- टर्मिनस वलन प्रारम्भ हो जाता है जबकि प्रोटीन का सी-टर्मिनल हिस्सा अभी भी राइबोसोम द्वारा संश्लेषित किया जा रहा है। हालांकि, जैवसंश्लेषण के दौरान या बाद में एक प्रोटीन अणु स्वतः वलन कर सकता है। जबकि इन (वृहत्) मैक्रो अणु को स्व वलन के रूप में माना जा सकता है, यह प्रक्रिया विलायक (पानी या लिपिड बिलेयर), लवण की एकाग्रता (रसायन विज्ञान), पीएच, तापमान, सहगुणक की सम्भव उपस्थिति और आणविक संरक्षिका (प्रोटीन) पर भी निर्भर करती है।

सीमित झुकने वाले कोणों या संभव होने वाले अनुरूपणों द्वारा प्रोटीन की अपनी वलन क्षमताओं पर सीमाएं होंगी। प्रोटीन वलन के इन स्वीकार्य कोणों को एक द्वि-आयामी कथानक के साथ वर्णित किया गया है जिसे रामचंद्रन कथानक के रूप में जाना जाता है, जिसे स्वीकार्य घूर्णन आवर्तन के साई और फाई कोणों के साथ दर्शाया गया है।

हाइड्रोफोबिक प्रभाव
एक सहज प्रतिक्रिया होने के लिए प्रोटीन वलन को कोशिका के भीतर थर्मोडायनामिक रूप से अनुकूल होना चाहिए। चूंकि यह ज्ञात है कि प्रोटीन वलन एक सहज प्रतिक्रिया है, तो इसे एक ऋणात्मक गिब्स मुक्त ऊर्जा मान लेना चाहिए। प्रोटीन वलन में गिब्स मुक्त ऊर्जा का सीधा संबंध एन्थैल्पी और एन्ट्रापी से होता है। एक ऋणात्मक डेल्टा G उत्पन्न होने के लिए और प्रोटीन वलन के लिए थर्मोडायनामिक रूप से अनुकूल बनने के लिए या तो एन्थैल्पी, एंट्रॉपी, या दोनों शर्तें अनुकूल होनी चाहिए। पानी के संपर्क में आने वाली हाइड्रोफोबिक पक्ष श्रृंखला की संख्या को कम करना वलन प्रक्रिया के पीछे एक महत्वपूर्ण प्रेरक बल होता है। हाइड्रोफोबिक प्रभाव वह परिघटना होती है जिसमें प्रोटीन की हाइड्रोफोबिक श्रृंखलाएं प्रोटीन के भीतरी भाग (हाइड्रोफिलिक वातावरण से दूर) में ढह जाती हैं। एक जलीय वातावरण में पानी के अणु हाइड्रोफोबिक क्षेत्रों या प्रोटीन की पक्ष श्रृंखला के चारों ओर एकत्रित होते हैं, जिससे पानी के अणुओं के पानी के गोले बनते हैं।

एक हाइड्रोफोबिक क्षेत्र के आसपास पानी के अणुओं का क्रम एक प्रणाली में क्रम बढ़ाता है और इसलिए एंट्रॉपी (प्रणाली में कम एन्ट्रापी) में ऋणात्मक परिवर्तन का योगदान देता है। पानी के अणु इन पानी के पिंजरों में तय होते हैं, जो हाइड्रोफोबिक पतन, या हाइड्रोफोबिक समूहों के अंदरूनी वलन को चलाते हैं। हाइड्रोफोबिक संचय पानी के पिंजरों को तोड़कर प्रणाली में एन्ट्रापी को वापस लाता है जो पानी के अणुओं को मुक्त करता है। ग्लोबुलर वलन प्रोटीन के भीतरी भाग के भीतर परस्पर क्रिया करने वाले हाइड्रोफोबिक समूहों की भीड़, वलन के बाद प्रोटीन स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण मात्रा में योगदान करती है, क्योंकि बड़े पैमाने पर वैन डेर वाल्स बल (विशेष रूप से लंडन फैलाव बल) जमा होते हैं। उष्मप्रवैगिकी में हाइड्रोफोबिक प्रभाव एक प्रेरक बल के रूप में तभी उपस्थित होता है जब एक बड़े हाइड्रोफोबिक क्षेत्र वाले एम्फीफिलिक अणु के साथ एक जलीय माध्यम की उपस्थिति होती है। हाइड्रोजन बन्ध की ताकत उनके पर्यावरण पर निर्भर करती है। इस प्रकार, हाइड्रोफोबिक भीतरी भाग में लिपटे H-बन्ध मूल अवस्था की स्थिरता के लिए जलीय पर्यावरण के संपर्क में आने वाले H-बन्ध से अधिक योगदान करते हैं।

गोलाकार वलनों वाले प्रोटीनों में, हाइड्रोफोबिक अमीनो अम्ल यादृच्छिक रूप से वितरित या एक साथ गुच्छित होने के अतिरिक्त प्राथमिक अनुक्रम में बीच-बीच में अगल अलग हो जाते हैं। हालांकि, प्रोटीन जो हाल ही में नए सिरे से उत्पन्न हुए हैं, जो आंतरिक रूप से अव्यवस्थित प्रोटीन होते हैं,  प्राथमिक अनुक्रम के साथ हाइड्रोफोबिक अमीनो अम्ल गुच्छन के विपरीत तरीके दिखाते हैं।

संरक्षक
आणविक संरक्षक प्रोटीन का एक वर्ग है, जो अंतर्जीव(in vivo) में अन्य प्रोटीनों के सही वलन में सहायता करता है। संरक्षक सभी कोशिकीय डिब्बों में उपस्थित होते हैं और प्रोटीन के मूल त्रि-आयामी संचलन की अनुमति देने के लिए पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के साथपरस्पर क्रिया करते हैं। हालांकि, संरक्षक स्वयं उस प्रोटीन की अंतिम संरचना में सम्मिलित नहीं होते हैं जिसमें वे सहायता कर रहे हैं।

ऊर्जा फ़नल परिदृश्य में एक सैडल बिंदु मौजूद होता है जहाँ एक विशेष प्रोटीन के लिए संक्रमण अवस्था पाई जाती है।ऊर्जा फ़नल आरेख में संक्रमण अवस्था वह रचना है जिसे उस प्रोटीन के प्रत्येक अणु द्वारा ग्रहण किया जाना चाहिए यदि प्रोटीन अंततः मूल संरचना को ग्रहण करना चाहता है। कोई भी प्रोटीन पहले संक्रमण अवस्था से गुजरे बिना मूल संरचना ग्रहण नहीं कर सकता है।संक्रमण अवस्था को केवल एक अन्य मध्यस्थ कदम के बजाय मूल राज्य के भिन्न या समयपूर्व रूप के रूप में संदर्भित किया जा सकता है। संक्रमण अवस्था की तह को दर-निर्धारण के रूप में दिखाया गया है, और भले ही यह मूल तह की तुलना में उच्च ऊर्जा अवस्था में मौजूद हो, यह मूल संरचना से बहुत मिलता जुलता है। संक्रमण अवस्था के भीतर, एक नाभिक मौजूद होता है जिसके चारों ओर प्रोटीन मोड़ने में सक्षम होता है, जिसे न्यूक्लिएशन संघनन के रूप में संदर्भित एक प्रक्रिया द्वारा गठित किया जाता है जहां संरचना नाभिक पर ढहने लगती है।

प्रोटीन तह की मॉडलिंग
File:ACBP MSM from Folding@home.tiff|right|thumb|350px|Folding@home मार्कोव राज्य मॉडल का उपयोग करता है, जैसा कि यहां आरेखित किया गया है, संभावित आकार और फोल्डिंग पाथवे को मॉडल करने के लिए एक प्रोटीन ले सकता है क्योंकि यह अपने प्रारंभिक बेतरतीब ढंग से संघनित होता है कुंडलित अवस्था (बाएं) अपनी मूल 3डी संरचना (दाएं) में।

विक्षनरी: कम्प्यूटेशनल प्रोटीन संरचना भविष्यवाणी के लिए डे नोवो या प्रारंभ से तकनीक का उपयोग प्रोटीन फोल्डिंग के विभिन्न पहलुओं के अनुकरण के लिए किया जा सकता है। सिलिको में प्रोटीन तह और गतिशीलता के सिमुलेशन में आणविक गतिशीलता (एमडी) का उपयोग किया गया था। संरक्षक वलन करने में तब भी सहायता कर सकते हैं जब नवजात पॉलीपेप्टाइड राइबोसोम द्वारा संश्लेषित किया जा रहा हो। इस तरह, संरक्षक वास्तव में मूल संरचना की ओर तह मार्ग में शामिल व्यक्तिगत कदमों की दर में वृद्धि नहीं करते हैं; इसके बजाय, वे पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के संभावित अवांछित एकत्रीकरण को कम करके काम करते हैं जो अन्यथा उचित मध्यवर्ती की खोज को धीमा कर सकते हैं और वे पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के लिए सही अनुरूपता ग्रहण करने के लिए एक अधिक कुशल मार्ग प्रदान करते हैं।चैपरोन को फोल्डिंग कटैलिसीस प्रोटीन के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए, जो फोल्डिंग पाथवे में धीमे कदमों के लिए जिम्मेदार रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है। तह उत्प्रेरक के उदाहरण प्रोटीन डाइसल्फ़ाइड आइसोमेरेज़ और पेप्टिडाइल-प्रोलिल आइसोमेरेज़ हैं जो डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड के निर्माण में शामिल हो सकते हैं या पेप्टाइड समूह के सीआईएस और ट्रांस स्टीरियोइसोमर्स के बीच इंटरकनेक्शन हो सकते हैं।विवो में प्रोटीन तह की प्रक्रिया में चैपरोन को महत्वपूर्ण दिखाया गया है क्योंकि वे जैविक रूप से प्रासंगिक बनने के लिए उचित संरेखण और अनुरूपता को पर्याप्त रूप से मानने के लिए आवश्यक सहायता के साथ प्रोटीन प्रदान करते हैं। इसका मतलब है कि पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला सैद्धांतिक रूप से चैपरोन की सहायता के बिना अपनी मूल संरचना में मोड़ सकती है, जैसा कि इन विट्रो में किए गए प्रोटीन फोल्डिंग प्रयोगों द्वारा प्रदर्शित किया गया है;हालाँकि, यह प्रक्रिया जैविक प्रणालियों में मौजूद रहने के लिए बहुत अक्षम या बहुत धीमी साबित होती है; इसलिए, विवो में प्रोटीन फोल्डिंग के लिए चैपरोन आवश्यक हैं। देशी संरचना के निर्माण में सहायता करने में अपनी भूमिका के साथ, संरक्षकों को प्रोटीन परिवहन, क्षरण जैसी विभिन्न भूमिकाओं में शामिल दिखाया गया है, और यहां तक ​​कि विकृतीकरण (जैव रसायन) को कुछ बाहरी विकृतीकरण कारकों के संपर्क में आने की अनुमति दी गई है, जो उनके सही मूल संरचनाओं में फिर से भरने का अवसर है। आणविक संरक्षिकाएं अपने वलन मार्ग में एक प्रोटीन की अन्यथा अस्थिर संरचना को स्थिर करने के लिए बाध्यकारी द्वारा संचालित होती हैं, लेकिन संरक्षिकाओं में प्रोटीन की सही मूल संरचना को जानने के लिए आवश्यक जानकारी नहीं होती है, जो वे सहायता कर रहे हैं। बल्कि, गलत वलन अनुकूलता को रोककर संरक्षक काम करते हैं। इस तरह संरक्षक वास्तव में मूल संरचना की ओर वलन मार्ग में सम्मिलित व्यक्तिगत कदमों की दर में वृद्धि नहीं करते हैं। इसके अतिरिक्त वे पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के संभावित अवांछित एकत्रीकरण को कम करके काम करते हैं, जो अन्यथा उचित मध्यवर्ती की खोज को धीमा कर सकते हैं और वे पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के लिए सही अनुरूपता ग्रहण करने के लिए एक अधिक कुशल मार्ग प्रदान करते हैं। कोशिकाएं कभी-कभी ऊष्मा प्रघात प्रोटीन (एक प्रकार का संरक्षक) के रूप में जाने वाले एंजाइम के साथ गर्मी के विकृतीकरण प्रभाव के विपरीत अपने प्रोटीन की रक्षा करती हैं, जो अन्य प्रोटीनों को वलन और शेष वलन में सहायता करती हैं। जीवाणुओं से लेकर मनुष्यों तक, जांच की गई सभी प्रजातियों में ऊष्मा प्रघात प्रोटीन पाए गए हैं, जो यह सुझाव देते हैं कि वे बहुत जल्दी विकसित हुए और एक महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। कुछ प्रोटीन कोशिकाओं में बिल्कुल भी वलित नहीं होते हैं। बल्कि संरक्षक की सहायता से अलग-अलग प्रोटीन को अलग कर देते हैं। ताकि उनका वलन अन्य प्रोटीन के साथ परस्परिक क्रिया से बाधित न हो या मिसफोल्डेड प्रोटीन को प्रकट करने में सहायता करे, जिससे वे सही मूल संरचना में फिर से जुड़ सकें। अघुलनशील अनाकार समुच्चय में वर्षा (रसायन विज्ञान) के जोखिम को रोकने के लिए यह कार्य महत्वपूर्ण है। प्रोटीन विकृतीकरण या देशी राज्य के विघटन में शामिल बाहरी कारकों में तापमान, बाहरी क्षेत्र (विद्युत, चुंबकीय), शामिल हैं। आणविक भीड़, और यहां तक ​​कि स्थान की सीमा (अर्थात् अवरोधन), जो प्रोटीन की वलन पर बड़ा प्रभाव डाल सकता है। विलेय की उच्च सांद्रता, उच्च पीएच, यांत्रिक बल, और रासायनिक विकृतीकरण की उपस्थिति प्रोटीन विकृतीकरण में भी योगदान दे सकती है। इन व्यक्तिगत कारकों को तनाव के रूप में एक साथ वर्गीकृत किया गया है। कोशिकीय तनाव के समय संरक्षकों की बढ़ती सांद्रता में उपस्थित होने को दिखाया गया है और उभरते हुए प्रोटीनों के साथ-साथ विकृत या गलत तरीके से वलन में सहायता करता है।

कुछ स्थितियों में प्रोटीन अपने जैवरासायनिक रूप से कार्यात्मक रूपों में नहीं मुड़ेंगे। उस सीमा से ऊपर या नीचे का तापमान जिसमें कोशिकाएं जीवित रहती हैं, थर्मोस्टेबिलिटी प्रोटीन को प्रकट या विकृत करने का कारण बनता है। (यही कारण है कि उबालने से अंडे का सफेद भाग अपारदर्शी हो जाता है।) हालांकि, प्रोटीन थर्मल स्थिरता स्थिर से बहुत दूर है। उदाहरण के लिए, हाइपरथर्मोफिलिक बैक्टीरिया पाए गए हैं, जो 122 अंशसेल्सियस के उच्च तापमान पर बढ़ते हैं, जिसके लिए निश्चित रूप से आवश्यक है कि उनके महत्वपूर्ण प्रोटीन और प्रोटीन असेंबली का पूरा पूरक उस तापमान या उससे ऊपर स्थिर हो।

जीवाणु ई. कोली बैक्टीरियोफेज T4 के लिए पोषक है, और जीवाणुभोजी एन्कोडेड gp31 प्रोटीन संरचनात्मक और कार्यात्मक रूप से ई. कोलाई चैपरोन प्रोटीन ग्रोस के समरूप प्रतीत होता है और इसके दौरान बैक्टीरियोफेज T4 संक्रमण कणों की असेंबली में इसके लिए स्थानापन्न करने में सक्षम है। GroES की तरह, gp31 GroEL संरक्षक के साथ एक स्थिर जटिल बनाता है, जो बैक्टीरियोफेज T4 GroEL कैप्सिड प्रोटीन gp23 के अंतर्जीव में वलन और असेंबली के लिए पूरी तरह जरूरी होते है।

वलन परिवर्तन
कुछ प्रोटीनों में कई मूल संरचनाएं होती हैं, और कुछ बाहरी कारकों के आधार पर उनका वलन परोवर्तित हो जाता है। उदाहरण के लिए, काईबी प्रोटीन साइनोबैक्टीरिया के लिए एक घड़ी के रूप में कार्य करते हुए, दिन भर में परिवर्तित हो जाता है। यह अनुमान लगाया गया है कि लगभग 0.5-4% पीडीबी (प्रोटीन डाटा बैंक) प्रोटीन वलन हो जाते हैं।

प्रोटीन मिसफॉल्डिंग (Misfolding) और न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग
एक प्रोटीन को प्रोटीन मिसफॉल्डिंग माना जाता है यदि वह अपनी सामान्य मूल अवस्था को प्राप्त नहीं कर पाता है। यह अमीनो अम्ल अनुक्रम में उत्परिवर्तन या बाहरी कारकों द्वारा सामान्य वलन प्रक्रिया में व्यवधान के कारण हो सकता है। मिसफोल्डेड प्रोटीन में सामान्य रूप से β-शीट होती हैं जो एक अधिआण्विक व्यवस्था में व्यवस्थित होती हैं जिसे क्रॉस-β संरचना के रूप में जाना जाता है। ये β-चादर-समृद्ध असेंबली बहुत स्थिर अघुलनशील और सामान्य रूप से प्रोटियोलिसिस के प्रतिरोधी होते हैं। इन फाइब्रिलर असेंबली की संरचनात्मक स्थिरता प्रोटीन मोनोमर्स के बीच व्यापक बातचीत के कारण होती है, जो उनके β-किस्में के बीच बैकबोन हाइड्रोजन बॉन्ड द्वारा बनाई जाती है। प्रोटीनों की मिसफॉल्डिंग आगे की मिसफॉल्डिंग और अन्य प्रोटीनों के समुच्चय या ओलिगोमर्स में संचय को गति प्रदान कर सकती है। कोशिका में एकत्रित प्रोटीन के बढ़े हुए स्तर से अमाइलॉइड जैसी संरचनाओं का निर्माण होता है जो अपक्षयी विकार और कोशिका मृत्यु का कारण बन सकता है। अमाइलॉइड फाइब्रिलरी संरचनाएं हैं जिनमें इंटरमॉलिक्युलर हाइड्रोजन बॉन्ड होते हैं जो अत्यधिक अघुलनशील होते हैं और परिवर्तित प्रोटीन समुच्चय से बने होते हैं। इसलिए, एकत्रीकरण से पहले मिसफॉल्ड प्रोटीन को नीचा दिखाने के लिए प्रोटियासम मार्ग पर्याप्त कुशल नहीं हो सकता है। मिसफोल्डेड प्रोटीन एक दूसरे के साथ बातचीत कर सकते हैं और संरचित समुच्चय बना सकते हैं और इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन के माध्यम से विषाक्तता प्राप्त कर सकते हैं।

एकत्रित प्रोटीन प्रियोन से संबंधित बीमारियों से जुड़े होते हैं जैसे कि क्रुट्ज़फेल्ट-जेकोब रोग, पागल गायों को होने वाला रोग (पागल गाय रोग), एमाइलॉयड-संबंधी बीमारियाँ जैसे अल्जाइमर रोग और पारिवारिक अमाइलॉइड कार्डियोमायोपैथी या पारिवारिक अमाइलॉइड पोलीन्यूरोपैथी, इन फाइब्रिलर असेंबलियों की संरचनात्मक स्थिरता प्रोटीन मोनोमेरिक के बीच व्यापक अंतःक्रियाओं के कारण होती है, जो उनके β-किस्में के बीच हाइड्रोजन बन्ध के आधार द्वारा बनाई जाती है। प्रोटीनों की मिसफॉल्डिंग आगे की मिसफॉल्डिंग और अन्य प्रोटीनों के समुच्चय या संचित में संचय को गति प्रदान कर सकती है। कोशिका में एकत्रित प्रोटीन के बढ़े हुए स्तर से अमाइलॉइड जैसी संरचनाओं का निर्माण होता है, जो अपक्षयी विकार और कोशिका मृत्यु का कारण बन सकता है। इसलिए, एकत्रीकरण से पहले मिसफॉल्ड प्रोटीन को नीचा दिखाने के लिए प्रोटियासम मार्ग पर्याप्त कुशल नहीं हो सकता है। मिसफोल्डेड प्रोटीन एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं। और संरचित समुच्चय बना सकते हैं और आणविक परस्पर क्रिया के माध्यम से विषाक्तता प्राप्त कर सकते हैं।

एकत्रित प्रोटीन प्रायन से संबंधित बीमारियों से जुड़े होते हैं जैसे क्रुट्ज़फेल्ट-जेकोब रोग, बोवाइन स्पॉन्जिफॉर्म एन्सेफैलोपैथी (पागल गाय रोग), एमिलॉयड-संबंधित बीमारियां जैसे अल्जाइमर रोग और पारिवारिक एमिलॉयड कार्डियोमायोपैथी या पोलीन्यूरोपैथी साथ ही अंतःकोशिकीय एकत्रीकरण रोग जैसे हंटिंगटन और पार्किंसंस रोग के रूप में। ये उम्र की प्रारम्भ अपक्षयी रोग मिसफॉल्ड प्रोटीन के एकत्रीकरण से अघुलनशील, बाह्य समुच्चय और / या अंतःकोशिकीय समावेशन में क्रॉस-β एमाइलॉयड फाइब्रिल सहित जुड़े हुए हैं। यह पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है कि समुच्चय कारण हैं या केवल प्रोटीन होमियोस्टेसिस के नुकसान का एक प्रतिबिंब होता है, संश्लेषण,वलन, एकत्रीकरण और प्रोटीन टर्नओवर के बीच संतुलन हाल ही में यूरोपीय दवाई एजेंसी ने ट्रान्सथायरेटिन एमाइलॉयड रोगों के उपचार के लिए टैफिमिडिस या विंडाकेल (टेट्रामेरिक ट्रांसथायरेटिन का एक काइनेटिक स्टेबलाइजर) के उपयोग को स्वीकृति दी है। इससे पता चलता है कि अमाइलॉइड फाइब्रिल गठन की प्रक्रिया (और स्वम तंतु नहीं) मानव अमाइलॉइड रोगों में पोस्ट-माइटोटिक ऊतक के अध: पतन का कारण बनती है। वलन और कारक के अतिरिक्त मिसफॉल्डिंग और अत्यधिक गिरावट से ऐन्टीट्रिप्सिन से जुड़े वातस्फीति, सिस्टिक फाइब्रोसिस और लाइसोसोमल भंडारण रोग, जैसे कई प्रोटियोंपैथी रोग हो जाते हैं, जहां कारक की हानि विकार की उत्पत्ति होती है। जबकि प्रोटीन प्रतिस्थापन चिकित्सा का उपयोग ऐतिहासिक रूप से बाद के विकारों को ठीक करने के लिए किया गया है, एक उभरता हुआ दृष्टिकोण फार्मास्युटिकल संरक्षक का उपयोग उत्परिवर्तित प्रोटीन को वलन करके उन्हें कार्यात्मक बनाने के लिए होता है।

प्रोटीन वलन का अध्ययन करने के लिए प्रायोगिक तकनीक
जबकि प्रोटीन वलन के बारे में उत्परिवर्तन अध्ययनों के माध्यम से अनुमान लगाया जा सकता है, सामान्य रूप से प्रोटीन वलन का अध्ययन करने के लिए प्रायोगिक तकनीकें प्रोटीन के क्रमिक संतुलन या वलन पर निर्भर करती हैं और मानक गैर-क्रिस्टलोग्राफिक तकनीकों का उपयोग करके गठनात्मक परिवर्तनों का अवलोकन करती हैं।

एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी
एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी एक मुड़े हुए प्रोटीन के त्रि-आयामी विन्यास को समझने के प्रयास के लिए अधिक कुशल और महत्वपूर्ण तरीकों में से एक है।एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी करने में सक्षम होने के लिए, जांच के वलनत प्रोटीन को क्रिस्टल जाली के अंदर स्थित होना चाहिए। एक क्रिस्टल जाली के अंदर एक प्रोटीन रखने के लिए किसी के पास क्रिस्टलीकरण के लिए एक उपयुक्त विलायक होना चाहिए, समाधान में अतिसंतृप्त स्तर पर एक शुद्ध प्रोटीन प्राप्त करें, और समाधान में क्रिस्टल को अवक्षेपित करें।विलयन में स्तर और विलयन में क्रिस्टल अवक्षेपित करते हैं। एक बार जब एक प्रोटीन क्रिस्टलीकृत हो जाता है, तो एक्स-रे बीम को क्रिस्टल जाली के माध्यम से केंद्रित किया जा सकता है, जो बीम को अलग कर देगा या उन्हें विभिन्न दिशाओं में बाहर की ओर फैला देगा। ये बाहर निकलने वाले बीम भीतर संलग्न प्रोटीन के विशिष्ट त्रि-आयामी विन्यास से संबंधित हैं। एक्स-रे विशेष रूप से प्रोटीन क्रिस्टल जाली के भीतर अलग-अलग परमाणुओं के आसपास के इलेक्ट्रॉन के साथ परस्पर क्रिया करते हैं और एक स्पष्ट विवर्तन तरीके उत्पन्न करते हैं। एकाधिक आइसोमोर्फस प्रतिस्थापन जैसी उभरती हुई विधियाँ एक्स-रे को अधिक अनुमानित तरीके से विवर्तित करने के लिए एक भारी धातु आयन की उपस्थिति का उपयोग करती हैं, इसमें सम्मिलित चरों की संख्या कम होती है और चरण समस्या का समाधान होता है।

प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी
प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रोटीन की वलन अवस्था का अध्ययन करने के लिए एक अत्यधिक संवेदनशील विधि है। तीन अमीनो अम्ल, फेनिलएलनिन (Phe), टायरोसिन (Tyr) और ट्रिप्टोफैन (Trp) में आंतरिक प्रतिदीप्ति गुण होते हैं, लेकिन प्रयोगात्मक रूप से केवल Tyr और Trp का उपयोग किया जाता है क्योंकि उनकी क्वांटम पैदावार अच्छे प्रतिदीप्ति संकेत देने के लिए पर्याप्त होती है। Trp और Tyr दोनों 280nm के तरंग दैर्ध्य से उत्साहित होते हैं, जबकि केवल Trp 295nm के तरंग दैर्ध्य से उत्साहित हैं। उनके सुगन्धित चरित्र के कारण, Trp और Tyr के अवशेष अधिकांश प्रोटीन के हाइड्रोफोबिक भीतरी भाग में पूरी तरह या आंशिक रूप से दबे हुए पाए जाते हैं, दो प्रोटीन डोमेन के बीच के इंटरफेस पर या ओलिगोमेरिक प्रोटीन के सबयूनिट्स के बीच के इंटरफेस पर इस ध्रुवीय वातावरण में उनके पास उच्च क्वांटम पैदावार होती है और इसलिए उच्च प्रतिदीप्ति तीव्रता होती है। प्रोटीन की तृतीयक या चतुर्धातुक संरचना के विघटन पर ये पक्ष श्रृंखलाएं विलायक के हाइड्रोफिलिक वातावरण के संपर्क में आ जाती हैं, और उनकी क्वांटम पैदावार कम हो जाती है, जिससे प्रतिदीप्ति तीव्रता कम हो जाती है। ट्रैप अवशेषों के लिए, उनके अधिकतम प्रतिदीप्ति उत्सर्जन की तरंग दैर्ध्य भी उनके पर्यावरण पर निर्भर करती है।

प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग प्रतिदीप्ति उत्सर्जन की तीव्रता में भिन्नता को मापकर या अधिकतम उत्सर्जन के तरंग दैर्ध्य में एक विकृत मान के कार्यों के रूप में प्रोटीन के संतुलन को प्रकट करने के लिए किया जा सकता है। एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी करने में सक्षम होने के लिए, जांच के तहत प्रोटीन को क्रिस्टल जाली के अंदर स्थित होना चाहिए। एक क्रिस्टल जाली के अंदर एक प्रोटीन रखने के लिए, किसी के पास क्रिस्टलीकरण के लिए एक उपयुक्त विलायक होना चाहिए, समाधान में सुपरसैचुरेटेड स्तर पर एक शुद्ध प्रोटीन प्राप्त करें, और समाधान में क्रिस्टल को अवक्षेपित करें। एक बार जब एक प्रोटीन क्रिस्टलीकृत हो जाता है, तो एक्स-रे बीम को क्रिस्टल जाली के माध्यम से केंद्रित किया जा सकता है जो बीम को अलग कर देगा या उन्हें विभिन्न दिशाओं में बाहर की ओर शूट करेगा। ये बाहर निकलने वाले बीम भीतर संलग्न प्रोटीन के विशिष्ट त्रि-आयामी विन्यास से संबंधित हैं। एक्स-रे विशेष रूप से प्रोटीन क्रिस्टल जाली के भीतर अलग-अलग परमाणुओं के आसपास के इलेक्ट्रॉन बादलों के साथ बातचीत करते हैं और एक स्पष्ट विवर्तन पैटर्न उत्पन्न करते हैं। केवल एक्स-रे के आयाम के साथ इलेक्ट्रॉन घनत्व बादलों को संबंधित करके ही इस पैटर्न को पढ़ा जा सकता है और इसमें शामिल चरणों या चरण कोणों की धारणाएं हो सकती हैं जो इस पद्धति को जटिल बनाती हैं।  फूरियर रूपांतरण के रूप में ज्ञात गणितीय आधार के माध्यम से स्थापित संबंध के बिना, चरण समस्या विवर्तन पैटर्न की भविष्यवाणी करना बहुत मुश्किल होगा।एकाधिक आइसोमोर्फस प्रतिस्थापन जैसी उभरती हुई विधियाँ एक्स-रे को अधिक पूर्वानुमानित तरीके से विवर्तित करने के लिए एक भारी धातु आयन की उपस्थिति का उपयोग करती हैं, इसमें शामिल चरों की संख्या कम होती है और चरण समस्या का समाधान होता है।

प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी
प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रोटीन की तह अवस्था का अध्ययन करने के लिए एक अत्यधिक संवेदनशील विधि है। तीन अमीनो एसिड, फेनिलएलनिन (Phe), टायरोसिन (Tyr) और ट्रिप्टोफैन (Trp) में आंतरिक प्रतिदीप्ति गुण होते हैं, लेकिन प्रयोगात्मक रूप से केवल Tyr और Trp का उपयोग किया जाता है क्योंकि उनकी क्वांटम पैदावार अच्छे प्रतिदीप्ति संकेत देने के लिए पर्याप्त होती है। Trp और Tyr दोनों 280 एनएम के तरंग दैर्ध्य से उत्साहित हैं, जबकि केवल Trp 295 एनएम के तरंग दैर्ध्य से उत्साहित हैं। उनके सुगन्धित चरित्र के कारण, Trp और Tyr के अवशेष अक्सर प्रोटीन के हाइड्रोफोबिक कोर में पूरी तरह या आंशिक रूप से दबे हुए पाए जाते हैं, दो प्रोटीन डोमेन के बीच के इंटरफेस पर, या ओलिगोमेरिक प्रोटीन के सबयूनिट्स के बीच के इंटरफेस पर। इस ध्रुवीय वातावरण में, उनके पास उच्च क्वांटम पैदावार होती है और इसलिए उच्च प्रतिदीप्ति तीव्रता होती है। प्रोटीन की तृतीयक या चतुर्धातुक संरचना के विघटन पर, ये पक्ष श्रृंखलाएं विलायक के हाइड्रोफिलिक वातावरण के संपर्क में आ जाती हैं, और उनकी क्वांटम पैदावार कम हो जाती है, जिससे प्रतिदीप्ति तीव्रता कम हो जाती है। ट्रैप अवशेषों के लिए, उनके अधिकतम प्रतिदीप्ति उत्सर्जन की तरंग दैर्ध्य भी उनके पर्यावरण पर निर्भर करती है।

प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग प्रतिदीप्ति उत्सर्जन की तीव्रता में भिन्नता को मापकर या अधिकतम उत्सर्जन के तरंग दैर्ध्य में एक विकृति मान के कार्यों के रूप में प्रोटीन के संतुलन को चिह्नित करने के लिए किया जा सकता है। विकृतीकरण एक रासायनिक अणु (यूरिया, गनीडिनियम हाइड्रोक्लोराइड), तापमान, पीएच, दबाव, आदि हो सकता है। अलग-अलग लेकिन असतत प्रोटीन राज्यों के बीच संतुलन, अर्थात मूल अवस्था, मध्यवर्ती स्थिति, वलन स्थिति, विकृतीकरण मान पर निर्भर करता है। इसलिए, उनके संतुलन मिश्रण का वैश्विक प्रतिदीप्ति संकेत भी इस मान पर निर्भर करता है। इस प्रकार एक वैश्विक प्रोटीन संकेत को विकृतीकरण मान से संबंधित एक वर्णन प्राप्त करता है। संतुलन के प्रकट होने की रूपरेखा किसी को प्रकट होने के मध्यवर्ती का पता लगाने और पहचानने में सक्षम कर सकती है।। ऐसे वर्णन से ट्रिमर और संभावित टेट्रामर्स तक होमोमेरिक या हेटेरोमेरिक प्रोटीन के लिए प्रकट होने वाले संतुलन को चिह्नित करने वाले थर्मोडायनामिक पैरामीटर प्राप्त करने के लिए ह्यूजेस बेडौले द्वारा सामान्य समीकरण विकसित किए गए हैं। प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी को प्रोटीन वलन गति को मापने के लिए एक शेवरॉन कथानक उत्पन्न करने और एक Phi मान विश्लेषण प्राप्त करने के लिए, रुके हुए प्रवाह जैसे तेज-मिश्रण उपकरणों के साथ जोड़ा जा सकता है।

वृत्ताकार द्वैतवाद
प्रोटीन वलन का अध्ययन करने के लिए परिपत्र द्विवर्णता सबसे सामान्य और बुनियादी उपकरणों में से एक है। वृत्ताकार द्वैतवाद स्पेक्ट्रोस्कोपी वृत्ताकार ध्रुवीकरण के अवशोषण को मापता है। प्रोटीन में, अल्फा हेलिक्स और बीटा शीट्स जैसी संरचनाएं चिरल होती हैं, और इस प्रकार इस तरह के प्रकाश को अवशोषित करती हैं। इस प्रकाश का अवशोषण प्रोटीन पहनावा की वलन की अंशके मार्कर के रूप में कार्य करता है। इस तकनीक का उपयोग विकृतीकरण एकाग्रता या तापमान के एक समारोह के रूप में इस अवशोषण में परिवर्तन को मापकर प्रोटीन के संतुलन को मापने के लिए किया गया है। एक डिनाट्यूरेंट मेल्ट अनवलन की थर्मोडायनामिक मुक्त ऊर्जा के साथ-साथ प्रोटीन के एम वैल्यू, या डिनेचुरेंट डिपेंडेंस को मापता है। पिघला हुआ तापमान प्रोटीन के विकृतीकरण मध्यबिंदु (टीएम) को मापता है। प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए, सर्कुलर-डाइक्रोइज्म स्पेक्ट्रोस्कोपी को प्रोटीन वलन रासायनिक गतिकी को मापने और शेवरॉन प्लॉट उत्पन्न करने के लिए रुके हुए प्रवाह जैसे फास्ट-मिक्सिंग उपकरणों के साथ जोड़ा जा सकता है।

प्रोटीन का कंपन वृत्तीय द्वैतवाद
प्रोटीन के लिए कंपन वृत्तीय द्वैतवाद (VCD) तकनीकों के हाल के विकास, वर्तमान में फूरियर ट्रांसफॉर्म (FT) उपकरणों को सम्मिलित करते हुए, बहुत बड़े प्रोटीन अणुओं के लिए भी समाधान में प्रोटीन अनुरूपता निर्धारित करने के लिए शक्तिशाली साधन प्रदान करते हैं। प्रोटीन के ऐसे VCD अध्ययनों को प्रोटीन क्रिस्टल के लिए एक्स-रे विवर्तन डेटा, भारी पानी (D2O) में प्रोटीन समाधान के लिए FT-IR आँकड़ा, या क्वांटम रसायन संगणना के साथ जोड़ा जा सकता है।

प्रोटीन परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी
प्रोटीन परमाणु चुंबकीय अनुनाद (NMR) केंद्रित प्रोटीन के नमूनों के माध्यम से चुंबक क्षेत्र को प्रेरित करके प्रोटीन संरचनात्मक डेटा एकत्र करने में सक्षम है। NMR में, रासायनिक वातावरण के आधार पर, कुछ नाभिक विशिष्ट रेडियो-आवृत्तियों को अवशोषित करेंगे। क्योंकि प्रोटीन संरचनात्मक परिवर्तन ns से ms तक के समय के पैमाने पर संचालित होते हैं, NMR विशेष रूप से ps से s के समयमानों में मध्यवर्ती संरचनाओं का अध्ययन करने के लिए सुसज्जित है।

प्रोटीन संरचना और नॉन- वलन प्रोटीन संरचनात्मक परिवर्तनों के अध्ययन के लिए कुछ मुख्य तकनीकों में COSY, TOCSY, HSQC टाइम शिथिलता (T1 & T2), और NOE सम्मिलित हैं। NOE विशेष रूप से उपयोगी है क्योंकि चुंबकीयकरण स्थानान्तरण स्थानिक रूप से समीपस्थ हाइड्रोजन के बीच देखा जा सकता है। अलग-अलग एनएमआर प्रयोगों में टाइमस्केल संवेदनशीलता की अलग-अलग अंशहोती है जो विभिन्न प्रोटीन संरचनात्मक परिवर्तनों के लिए उपयुक्त होती हैं। NOE बन्ध कंपन या पक्ष श्रृंखला घूर्णन उठा सकता है, हालांकि, एनओई प्रोटीन वलन लेने के लिए बहुत संवेदनशील होता है क्योंकि यह बड़े पैमाने पर होता है। क्योंकि प्रोटीन वलन लगभग 50 से 3000 s-1 CPMG शिथिलता फैलाव और रासायनिक विनिमय संतृप्ति हस्तांतरण वलन के NMR विश्लेषण की कुछ प्राथमिक तकनीकें बन गई हैं। इसके अतिरिक्त, दोनों तकनीकों का उपयोग प्रोटीन वलन परिदृश्य में उत्तेजित मध्यवर्ती अवस्थाओं को उजागर करने के लिए किया जाता है। ऐसा करने के लिए CPMG शिथिलता फैलाव प्रचक्रण प्रतिध्वनि घटना का लाभ उठाता है। यह तकनीक लक्षित नाभिक को 90 स्पंदों के बाद एक या अधिक 180 स्पंदों तक उजागर करती है। न्यूक्लियर रिफोकस के रूप में एक व्यापक वितरण इंगित करता है कि लक्ष्य न्यूक्लियर एक मध्यवर्ती उत्तेजित अवस्था में सम्मिलित है। शिथिलता फैलाव प्लॉट्स को देखकर आँकड़ा उत्साहित और जमीन के बीच ऊष्मप्रवैगिकी और कैनेटीक्स पर जानकारी एकत्र करता है। संतृप्ति स्थानांतरण जमीनी अवस्था से संकेत में परिवर्तन को मापता है, क्योंकि उत्साहित अवस्थाएँ परेशान हो जाती हैं। यह एक विशेष नाभिक की उत्तेजित अवस्था को संतृप्त करने के लिए कमजोर रेडियो आवृत्ति विकिरण का उपयोग करता है, जो इसकी संतृप्ति को जमीनी स्थिति में स्थानांतरित करता है। जमीनी अवस्था के चुंबकीयकरण (और संकेत) को कम करके इस संकेत को बढ़ाया जाता है।

NMR में मुख्य सीमाएँ यह हैं कि 25 kDa से बड़े प्रोटीन के साथ इसका विभेदन कम हो जाता है। और यह एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी जितना विस्तृत नहीं है। इसके अतिरिक्त, प्रोटीन एनएमआर विश्लेषण काफी जटिल है और एक ही NMR स्पेक्ट्रम से कई समाधान प्रस्तावित कर सकता है।

पेशीशोषी पार्श्व काठिन्य में सम्मिलित प्रोटीन SOD1 की वलन पर केंद्रित एक अध्ययन में, उत्साहित मध्यवर्ती का शिथिलता फैलाव और संतृप्ति हस्तांतरण के साथ अध्ययन किया गया था। SOD1 को पहले कई बीमारी पैदा करने वाले म्यूटेंट से जोड़ा गया था, जिन्हें प्रोटीन एकत्रीकरण में सम्मिलित माना गया था, हालांकि तंत्र अभी भी अज्ञात था। शिथिलता फैलाव और संतृप्ति स्थानांतरण प्रयोगों का उपयोग करके कई उत्साहित मध्यवर्ती राज्यों को SOD1 म्यूटेंट में मिसफॉल्डिंग का पता चला था।

दोहरे ध्रुवीकरण इंटरफेरोमेट्री
दोहरी ध्रुवीकरण इंटरफेरोमेट्री आणविक परतों के प्रकाशीय गुणों को मापने के लिए एक सवलन-आधारित तकनीक है। जब प्रोटीन वलन को चिह्नित करने के लिए उपयोग किया जाता है, तो यह उप-एंगस्ट्रॉम विश्लेषण पर वास्तविक समय में प्रोटीन के एक मोनोलेयर के समग्र आकार और उसके घनत्व का निर्धारण करके रचना को मापता है। हालांकि प्रोटीन वलन के कैनेटीक्स का वास्तविक समय माप सीमित होता है। उन प्रक्रियाओं के लिए जो ~ 10 हर्ट्ज से धीमी होती हैं। वृत्ताकार द्वैतवाद के समान वलन के लिए उत्तेजना एक विकृतिकारक या तापमान हो सकता है।

उच्च समय विश्लेषण के साथ वलन का अध्ययन
तेजी से समयबद्ध तकनीकों के विकास से हाल के वर्षों में प्रोटीन वलन का अध्ययन बहुत उन्नत हुआ है। प्रयोगकर्ता अनफोल्डेड प्रोटीन केप्रारूप के वलन को तेजी से उत्तेजित करते हैं। और परिणामी गतिकी का निरीक्षण करते हैं। उपयोग की जाने वाली तेज़ तकनीकों में न्यूट्रॉन प्रकीर्णन, समाधानों का अल्ट्राफास्ट मिश्रण, फोटोकैमिकल तरीके और लेजर तापमान जंप स्पेक्ट्रोस्कोपी सम्मिलित हैं। इन तकनीकों के विकास में योगदान देने वाले कई वैज्ञानिकों में जेरेमी कुक, हेनरिक रोडर, हैरी ग्रे (केमिस्ट), मार्टिन ग्रुबेले, ब्रायन डायर, विलियम ईटन, शीना रेडफोर्ड, क्रिस डॉब्सन, एलन फ़र्श, बेंग्ट नोल्टिंग और लार्स कोनेरमैन सम्मिलित हैं।

प्रोटियोलिसिस
प्रोटियोलिसिस का नियमित रूप से समाधान स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला (जैसे तेज़ समानांतर प्रोटियोलिसिस (FASTpp)) के वलन सामने आए। तथा इसको अंश की जांच के लिए उपयोग किया जाता है।

एकल-अणु बल स्पेक्ट्रोस्कोपी
प्रकाशीय चिमटी(Optical tweezer) और AFM जैसी एकल अणु तकनीकों का उपयोग अलग-अलग प्रोटीनों के साथ-साथ चैपरोन वाले प्रोटीनों के प्रोटीन वलन तंत्र को समझने के लिए किया गया है। प्रकाशीय चिमटी का उपयोग एकल प्रोटीन अणुओं को उनके सी- और एन-टर्मिनी से खींचने के लिए किया गया है और उन्हें बाद के पुन: वलन के अध्ययन की अनुमति देने के लिए प्रकट किया गया है। तकनीक एकल-अणु स्तर पर वलन दरों को मापने की अनुमति देती है। उदाहरण के लिए, प्रकाशीय चिमटी को हाल ही में रक्त जमावट में सम्मिलित प्रोटीनों को मोड़ने और खोलने का अध्ययन करने के लिए लागू किया गया है। वॉन विलेब्रांड कारक (vWF) रक्त के थक्के बनने की प्रक्रिया में आवश्यक भूमिका वाला एक प्रोटीन है। इसने खोजा - एकल अणु प्रकाशीय चिमटी माप का उपयोग करते हुए - कि कैल्शियम-बाउंड वीडब्ल्यूएफ रक्त में समाकर्तित्र बल संवेदक के रूप में कार्य करता है। अपरूपण बल vWF के A2 डोमेन को विकास की ओर ले जाता है, जिसकी पुनः वलन दर कैल्शियम की उपस्थिति में प्रभावशाली तरीके से बढ़ जाती है। हाल ही में, यह भी दिखाया गया था कि सरल src SH3 डोमेन बल के वलनत कई विकास पाथवे तक पहुँचता है।

बायोटिन पेंटिंग
बायोटिन पेंटिंग वलन प्रोटीन के स्थिति-विशिष्ट कोशिका स्नैपशॉट को सक्षम करती है। बायोटिन पेंटिंग अनुमानित आंतरिक रूप से अव्यवस्थित प्रोटीन के प्रति पूर्वाग्रह दिखाती है।

प्रोटीन वलन का कम्प्यूटेशनल अध्ययन
प्रोटीन वलन के कम्प्यूटेशनल अध्ययन में प्रोटीन स्थिरता, कैनेटीक्स और संरचना की पूर्वाकलन से संबंधित तीन मुख्य पहलू सम्मिलित हैं। 2013 की समीक्षा में प्रोटीन वलन के लिए उपलब्ध कम्प्यूटेशनल विधियों का सारांश दिया गया है।

लेविंथल का विरोधाभास
1969 में, साइरस लेविंथल ने प्रसिद्ध किया कि, एक अनफोल्डेड पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में स्वतंत्रता की बहुत बड़ी संख्या के कारण, अणु में खगोलीय संख्या में संभावित अनुरूपता होती है। उनके एक पेपर में 3300 या 10143 का अनुमान लगाया गया था। लेविंथल का विरोधाभास अवलोकन के आधार पर एक विचार प्रयोग है कि यदि प्रोटीन को सभी संभावित अनुरूपताओं के अनुक्रमिक प्रारूप से वलन किया गया था, तो ऐसा करने में एक खगोलीय समय लगेगा, भले ही अनुरूपताओं को तीव्र दर (नैनोसेकंड पर) पर नमूना किया गया हो। या पीकोसेकन्ड स्केल) अवलोकन के आधार पर कि प्रोटीन इससे बहुत तेजी से मोड़ते हैं, लेविंथल ने तब प्रस्तावित किया कि एक यादृच्छिक रूपात्मक खोज नहीं होती है, और इसलिए प्रोटीन को मेटा-स्थिर प्रतिक्रिया मध्यवर्ती की एक श्रृंखला के माध्यम से मोड़ना चाहिए।

प्रोटीन वलन का ऊर्जा परिदृश्य
वलन के दौरान प्रोटीन के विन्यास स्थान (भौतिकी) को एक ऊर्जा परिदृश्य के रूप में देखा जा सकता है। जोसेफ ब्रायंगेलसन और पीटर वोलिनेस के अनुसार, प्रोटीन न्यूनतम हताशा के सिद्धांत का पालन करते हैं, जिसका अर्थ है कि स्वाभाविक रूप से विकसित प्रोटीन ने अपने वलन ऊर्जा परिदृश्य को अनुकूलित किया है, और प्रकृति ने अमीनो अम्ल अनुक्रमों को चुना है ताकि प्रोटीन की वलन अवस्था पर्याप्त रूप से स्थिर हो। इसके अतिरिक्त, वलन स्थिति का अधिग्रहण पर्याप्त रूप से तेज प्रक्रिया बनना था। भले ही प्रकृति ने प्रोटीन में हताशा के स्तर को कम कर दिया है, लेकिन इसका कुछ अंश अब तक बना हुआ है जैसा कि प्रोटीन के ऊर्जा परिदृश्य में स्थानीय मिनिमा की उपस्थिति में देखा जा सकता है।

क्रमिक रूप से चयनित अनुक्रमों का एक परिणाम यह है कि प्रोटीन को सामान्य रूप से विश्व स्तर पर फनलेड(कीपदार) ऊर्जा परिदृश्य (जोस ओनुचिक द्वारा गढ़ा गया एक शब्द) के रूप में माना जाता है, जो कि मूल रूप से मूल अवस्था की ओर निर्देशित होते हैं। यह वलन कीप परिदृश्य प्रोटीन को एक तंत्र तक सीमित होने के अतिरिक्त किसी भी बड़ी संख्या में रास्ते और मध्यवर्ती के माध्यम से मूल स्थिति में मोड़ने की अनुमति देता है। सिद्धांत प्रारूप प्रोटीन और प्रयोगात्मक अध्ययन दोनों के कम्प्यूटेशनल अनुकरण द्वारा समर्थित है, और इसका उपयोग प्रोटीन संरचना पूर्वाकलन और प्रारूप के तरीकों में सुधार के लिए किया गया है। मुक्त-ऊर्जा परिदृश्य को समतल द्वारा प्रोटीन वलन का वर्णन भी थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम के अनुरूप है। भौतिक रूप से, अधिकतम, सैडल पॉइंट्स, मिनिमा और कीप के साथ दृश्यमान क्षमता या कुल ऊर्जा सतहों के संदर्भ में परिदृश्य के बारे में सोचना, बल्कि भौगोलिक परिदृश्य की तरह, शायद थोड़ा भ्रामक है। प्रासंगिक विवरण वास्तव में एक उच्च-आयामी चरण स्थान है जिसमें कई गुना अधिक जटिल टोपोलॉजिकल रूप ले सकते हैं।

अनफोल्डेड पॉलीपेप्टाइड शृंखला फ़नल के शीर्ष पर शुरू होती है, जहाँ यह सबसे बड़ी संख्या में अनफोल्डेड विविधताओं को ग्रहण कर सकती है और अपनी उच्चतम ऊर्जा अवस्था में होती है। इस तरह के ऊर्जा परिदृश्य इंगित करते हैं कि बड़ी संख्या में प्रारंभिक संभावनाएं हैं, लेकिन केवल एक ही देशी राज्य संभव है; हालाँकि, यह संभव होने वाले कई तह मार्गों को प्रकट नहीं करता है। एक ही सटीक प्रोटीन का एक अलग अणु अलग-अलग फोल्डिंग पाथवे का पालन करने में सक्षम हो सकता है, जब तक कि एक ही मूल संरचना तक पहुँच जाता है, तब तक अलग-अलग निम्न ऊर्जा मध्यवर्ती की तलाश की जाती है।

पॉलीपेप्टाइड शृंखला के सामने कीप के शीर्ष पर प्रारम्भ होती है, जहां यह सबसे बड़ी संख्या में सामने विविधताओं को ग्रहण कर सकती है और अपनी उच्चतम ऊर्जा स्थिति में होती है। इस तरह के ऊर्जा परिदृश्य इंगित करते हैं कि बड़ी संख्या में प्रारंभिक संभावनाएं हैं, लेकिन केवल एक ही मूल अवस्था संभव होती है। हालाँकि, यह संभव होने वाले कई वलन मार्गों को प्रकट नहीं करता है। एक ही सटीक प्रोटीन का एक अलग अणु अलग-अलग वलन पाथवे का अनुसरण करने में सक्षम हो सकता है, जब तक कि एक ही मूल संरचना तक पहुँच जाता है, तब तक अलग-अलग निम्न ऊर्जा मध्यवर्ती की तलाश की जाती है। प्रत्येक पथ के थर्मोडायनामिक अनुकूलता के आधार पर अलग-अलग रास्तों में उपयोग की अलग-अलग आवृत्तियाँ हो सकती हैं। इसका मतलब यह है कि यदि एक मार्ग दूसरे की तुलना में अधिक ऊष्मागतिक रूप से अनुकूल पाया जाता है, तो मूल संरचना की खोज में इसका अधिक बार उपयोग किए जाने की संभावना है। जैसे ही प्रोटीन मुड़ना शुरू करता है और इसके विभिन्न अनुरूपताएं ग्रहण करता है, यह हमेशा पहले की तुलना में अधिक ऊष्मागतिक रूप से अनुकूल संरचना की तलाश करता है और इस प्रकार ऊर्जा फ़नल के माध्यम से जारी रहता है। माध्यमिक संरचनाओं का निर्माण प्रोटीन के भीतर बढ़ी हुई स्थिरता का एक मजबूत संकेत है, और पॉलीपेप्टाइड रीढ़ द्वारा ग्रहण की गई माध्यमिक संरचनाओं के केवल एक संयोजन में सबसे कम ऊर्जा होगी और इसलिए प्रोटीन की मूल अवस्था में उपस्थित होगी।

प्रोटीन वलन का प्रारूप
कम्प्यूटेशनल प्रोटीन संरचना पूर्वाकलन के लिए डे नोवो या प्रारंभ से तकनीक का उपयोग प्रोटीन वलन के विभिन्न पहलुओं का अनुकरण करने के लिए किया जा सकता है।आणविक गतिशीलता (एमडी) का उपयोग सिलिको में प्रोटीन वलन और गतिशीलता के अनुकरण में किया गया था। निहित विलायक प्रारूप और छाता(umbrella) प्ररूपीकरण का उपयोग करते हुए पहला संतुलन वलन अनुकरण(simulation) किया गया था। कम्प्यूटेशनल लागत के कारण, स्पष्ट पानी के साथ आरंभिक एमडी वलन अनुकरण पेप्टाइड्स और बहुत छोटे प्रोटीन तक सीमित हैं। बड़े प्रोटीनों के एमडी अनुकरण प्रयोगात्मक संरचना की गतिशीलता या इसके उच्च तापमान के सामने आने तक ही सीमित रहते हैं। लंबे समय तक वलन करने की प्रक्रिया (लगभग 1 मिलीसेकंड से अधिक), जैसे छोटे आकार के प्रोटीन (लगभग 50 अवशेष) या बड़े आकार की वलन, मोटे अनाज वाले प्रारूप का उपयोग करके पहुँचा जा सकता है।।

कई बड़े पैमाने पर कम्प्यूटेशनल परियोजनाओं मे जैसे Rosetta@home, Folding@home और मोड़ना, लक्ष्य प्रोटीन वलन।

डी.ई. शॉ रिसर्च द्वारा आयाम ASICs और परस्पर के आसपास प्रारूप और निर्मित एक बड़े पैमाने पर समानांतर सुपरकंप्यूटर एंटोन (कंप्यूटर) पर लंबे निरंतर-प्रक्षेपवक्र अनुकरण का प्रदर्शन किया गया है। एंटोन का उपयोग करके किए गए अनुकरण का सबसे लंबा प्रकाशित परिणाम 355 K पर NTL9 का 2.936 मिलीसेकंड अनुकरण होता है।

यह भी देखें

 * शेवरॉन प्लॉट
 * विकृतीकरण मध्यबिंदु
 * अधोगामी(Downhill) वलन
 * वलन (रसायन विज्ञान)
 * फी(Phi) मान विश्लेषण
 * प्रोटीन की संभावित ऊर्जा
 * प्रोटीन गतिकी
 * प्रोटीन मिसफॉल्डिंग चक्रीय प्रवर्धन
 * प्रोटीन संरचना पूर्वाकलन सॉफ्टवेयर
 * प्रोटिओपैथी
 * समय-संकल्पित द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री

बाहरी संबंध

 * Human Proteome Folding Project