Elektrostatiske interaktioner på nært hold i proteiner

Der findes to typer af ikke-kovalente bindingsinteraktioner i proteinstrukturer, nemlig specifikke og uspecifikke. Uspecifikke interaktioner er for det meste hydrofobiske og van der Waals-interaktioner. Specifikke interaktioner er overvejende elektrostatiske. Mens den hydrofobiske effekt er den vigtigste drivkraft i proteinfoldningen, er elektrostatiske vekselvirkninger vigtige for proteinfoldning, stabilitet, fleksibilitet og funktion. Her gennemgår vi den rolle, som elektrostatiske interaktioner på nært hold (saltbroer) og deres netværk spiller i proteiner. Saltbroer er dannet af rumligt nærliggende par af modsat ladede rester i native proteinstrukturer. Ofte er saltbrydende rester også tæt på hinanden i proteinsekvensen og indgår i det samme sekundære strukturelle element, byggesten, autonome foldningsenhed, domæne eller underenhed, hvilket er i overensstemmelse med den hierarkiske model for proteinfoldning. Nylige beviser tyder også på, at ladede og polære rester i overvejende hydrofobiske grænseflader kan fungere som hot spots for binding. Saltbroer findes sjældent på tværs af proteindele, der er forbundet af fleksible hængsler, hvilket tyder på, at saltbroer begrænser fleksibilitet og bevægelse. Mens konventionel kemisk intuition forventer, at saltbroer bidrager positivt til proteinets stabilitet, viser nyere beregningsmæssige og eksperimentelle beviser, at saltbroer kan være stabiliserende eller destabiliserende. På grund af systemisk proteinfleksibilitet, der afspejles i små bevægelser af sidekæder og rygsøjleatomer, svinger saltbroer og deres stabilitet i proteiner. Samtidig viser sammenligninger af termofile og mesofile proteiner på tværs af hele genomet, aminosyresekvensens sammensætning, strukturelle og termodynamiske sammenligninger af termofile og mesofile proteiner, at specifikke interaktioner, såsom saltbroer, kan bidrage væsentligt til forskellen mellem termofile og mesofile proteiners stabilitet.