Μετουσίωση μιας πρωτεΐνης ονομάζεται η καταστροφή της τρισδιάστατης δομής της (ενώ διατηρείται η πρωτοταγής δομή της), γεγονός που οδηγεί σε απώλεια της λειτουργίας της και οφείλεται στο σπάσιμο των δεσμών που είχαν αναπτυχθεί μεταξύ των πλευρικών ομάδων R των αμινοξέων. Το φαινόμενο της μετουσίωσης προκαλείται όταν η πρωτεΐνη εκτεθεί σε ακραίες τιμές θερμοκρασίας (πολύ υψηλές) ή pH και αποδεικνύει ότι η τρισδιάστατη δομή μιας πρωτεΐνης είναι αυτή που καθορίζει τη λειτουργία της. Χαρακτηριστικό παράδειγμα μετουσίωσης αποτελεί η αλλαγή της υφής του ασπραδιού του αυγού (που αποτελείται κυρίως από την πρωτεΐνη αλβουμίνη) κατά τη θέρμανση. Για παράδειγμα, κατά το τηγάνισμα του αυγού, το διαυγές διάλυμα των πρωτεϊνικών μορίων που περιβάλλουν τον κρόκο, μετατρέπεται σε λευκό, αδιαφανές και συμπαγές. Αυτό οφείλεται στη μετουσίωση της πρωτεΐνης (αλβουμίνη) που περιέχει.