Interactions électrostatiques à courte portée dans les protéines

Deux types d’interactions de liaison non covalentes sont présents dans les structures protéiques, spécifiques et non spécifiques. Les interactions non spécifiques sont principalement hydrophobes et de van der Waals. Les interactions spécifiques sont en grande partie électrostatiques. Alors que l’effet hydrophobe est la principale force motrice du repliement des protéines, les interactions électrostatiques sont importantes pour le repliement, la stabilité, la flexibilité et la fonction des protéines. Nous examinons ici le rôle des interactions électrostatiques à courte distance (ponts salins) et leurs réseaux dans les protéines. Les ponts salins sont formés par des paires spatialement proximales de résidus de charge opposée dans les structures de protéines natives. Souvent, les résidus formant des ponts salins sont également proches dans la séquence de la protéine et font partie du même élément structurel secondaire, bloc de construction, unité de repliement autonome, domaine ou sous-unité, conformément au modèle hiérarchique de repliement des protéines. Des preuves récentes suggèrent également que les résidus chargés et polaires dans des interfaces largement hydrophobes peuvent agir comme des points chauds pour la liaison. On trouve rarement des ponts salins entre les parties d’une protéine qui sont reliées par des charnières flexibles, ce qui suggère que les ponts salins limitent la flexibilité et le mouvement. Alors que l’intuition chimique classique veut que les ponts salins contribuent favorablement à la stabilité des protéines, de récentes preuves informatiques et expérimentales montrent que les ponts salins peuvent être stabilisants ou déstabilisants. En raison de la flexibilité systémique des protéines, qui se reflète dans les mouvements à petite échelle des chaînes latérales et des atomes du squelette, les ponts salins et leurs stabilités fluctuent dans les protéines. En même temps, des comparaisons à l’échelle du génome, de la composition des séquences d’acides aminés, de la structure et de la thermodynamique des protéines thermophiles et mésophiles indiquent que des interactions spécifiques, telles que les ponts salins, peuvent contribuer de manière significative au différentiel de stabilité des protéines thermophiles et mésophiles.