Η διαμόρφωση (δομή) της πεπτιδικής αλυσίδαςείναι διατεταγμένο και μοναδικό για κάθε πρωτεΐνη. Υπό ειδικές συνθήκες, ένας μεγάλος αριθμός δεσμών θραύεται, ο οποίος σταθεροποιεί τη χωρική δομή του μορίου της ένωσης. Ως αποτέλεσμα της ρήξης, ολόκληρο το μόριο (ή σημαντικό τμήμα του) παίρνει τη μορφή ενός σπασμένου πηνίου. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται "μετουσίωση". Αυτή η αλλαγή μπορεί να προκληθεί με θέρμανση από εξήντα έως ογδόντα μοίρες. Έτσι, κάθε μόριο που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της ρήξης μπορεί να διαφέρει στη διαμόρφωση από τα άλλα.
Η μετουσίωση των πρωτεϊνών εμφανίζεται υπό την επίδραση τηςοποιοσδήποτε παράγοντας ικανός να καταστρέφει μη ομοιοπολικούς δεσμούς. Αυτή η διαδικασία μπορεί να συμβεί κάτω από αλκαλικές ή όξινες συνθήκες, επί της επιφανείας του τμήματος φάσης, κάτω από την επίδραση ορισμένων οργανικών ενώσεων (φαινόλες, αλκοόλες και άλλα). Η μετουσίωση της πρωτεΐνης μπορεί επίσης να συμβεί υπό την επίδραση της χλωριούχου γουανιδίνης ή της ουρίας. Η εν λόγω παράγοντες σχηματίζουν ασθενείς δεσμούς (υδρόφοβο, ιοντικό, υδρογόνο) με καρβονυλ ή αμινομάδες του πεπτιδικού σκελετού με έναν αριθμό ομάδων των υπολειμμάτων αμινοξέων, υποκαθιστώντας με τη δική τους δεσμούς υδρογόνου διαθέσιμα πρωτεΐνης εντός των μορίων. Ως αποτέλεσμα, υπάρχει μια αλλαγή στη δευτεροβάθμια και τριτογενή δομή.
Αντίσταση στη δράση των μέσων μετουσίωσηςεξαρτάται πρωτίστως από την παρουσία στο μόριο της πρωτεϊνικής ένωσης δεσμών δισουλφιδίου. Ο αναστολέας θρυψίνης έχει τρεις δεσμούς S-S. Υπό την προϋπόθεση της μείωσης αυτών, η μετουσίωση πρωτεΐνης λαμβάνει χώρα χωρίς άλλες επιδράσεις. Εάν, στη συνέχεια, η ένωση τοποθετηθεί σε συνθήκες όπου διεξάγεται η οξείδωση των ομάδων SH της κυστεΐνης και ο σχηματισμός δισουλφιδικών δεσμών, η αρχική διαμόρφωση θα αποκατασταθεί. Επιπλέον, η παρουσία ακόμη και ενός δισουλφιδικού δεσμού αυξάνει ουσιαστικά τη σταθερότητα στην χωρική δομή.
Η μετουσίωση της πρωτεΐνης συνήθως συνοδεύεται απόμείωση της διαλυτότητάς του. Ταυτόχρονα, σχηματίζεται συχνά ένα ίζημα. Εμφανίζεται με τη μορφή μιας "πήξης πρωτεΐνης". Όταν η συγκέντρωση των ενώσεων στο διάλυμα είναι υψηλή, η "πήξη" υφίσταται ολόκληρο το διάλυμα, όπως για παράδειγμα όταν μαγειρεύουμε αυγά κοτόπουλου. Κατά την διάρκεια της μετουσίωσης, η πρωτεΐνη χάνει τη βιολογική της δραστηριότητα. Η αρχή αυτή βασίζεται στη χρήση καρβολικού οξέος (υδατικού φαινολικού διαλύματος) ως αντισηπτικής ουσίας.
Η αστάθεια της χωρικής δομής,η μεγάλη πιθανότητα καταστροφής κάτω από την επίδραση διαφόρων παραγόντων περιπλέκει σημαντικά την απομόνωση και τη μελέτη της πρωτεΐνης. Ορισμένα προβλήματα δημιουργούνται επίσης όταν χρησιμοποιούνται ενώσεις στη βιομηχανία και την ιατρική.
Εάν η μετουσίωση των πρωτεϊνών διεξήχθη μεη επίδραση των υψηλών θερμοκρασιών, τότε κάτω από αργή ψύξη, κάτω από ορισμένες συνθήκες, λαμβάνει χώρα μια διαδικασία επανενεργοποίησης - η αποκατάσταση της φυσικής (αρχικής) διαμόρφωσης. Το γεγονός αυτό αποδεικνύει ότι η τοποθέτηση της πεπτιδικής αλυσίδας συμβαίνει σύμφωνα με την αρχική δομή.
Ο σχηματισμός της φυσικής διαμόρφωσης (το πρωτότυποθέση) είναι μια αυθόρμητη διαδικασία. Με άλλα λόγια, αυτή η διάταξη αντιστοιχεί στην ελάχιστη ποσότητα ελεύθερης ενέργειας που περικλείεται στο μόριο. Ως αποτέλεσμα, μπορεί να εξαχθεί το συμπέρασμα ότι η χωρική δομή της ένωσης κωδικοποιείται στην αλληλουχία αμινοξέων σε πεπτιδικές αλυσίδες. Αυτό, με τη σειρά του, σημαίνει ότι όλα τα πολυπεπτίδια παρόμοια στην αλληλουχία αμινοξέων (π.χ. πεπτιδικές αλυσίδες μυοσφαιρίνης) θα πάρουν την ίδια διαμόρφωση.
Οι πρωτεΐνες μπορεί να έχουν σημαντικές διαφορές στην πρωτογενή δομή, ακόμη και αν είναι πρακτικά ή απολύτως ταυτόσημες στη διαμόρφωση.
