Il meccanismo esatto non è chiaro. Se cerchi su Pubmed o su Google trovi molti studi a riguardo (generalmente sono robe di chimica molto hardcore) ma -che io sappia- una soluzione definitiva non è ancora stata trovata.
E' noto che l'acqua è importante per mantenere la corretta struttura 3D di una proteina, ovviamente se vai ad aggiungere urea cambi la posizione ed i legami delle molecole d'acqua all'interno della struttura proteica con conseguente impatto sulla struttura 3D. Ci vorrebbe qualcuno più esperto di chimica per darci una spiegazione più corretta però!