Close-range electrostatic interactions in proteins

A fehérjeszerkezetekben kétféle nem kovalens kötéses kölcsönhatás van jelen: specifikus és nem specifikus. A nemspecifikus kölcsönhatások többnyire hidrofób és van der Waals kölcsönhatások. A specifikus kölcsönhatások nagyrészt elektrosztatikusak. Míg a hidrofób hatás a fő hajtóerő a fehérjék hajtogatásában, az elektrosztatikus kölcsönhatások fontosak a fehérjék hajtogatásában, stabilitásában, rugalmasságában és működésében. Itt áttekintjük a közeli elektrosztatikus kölcsönhatások (sóhidak) és hálózataik szerepét a fehérjékben. A sóhidakat ellentétes töltésű maradékok térben közeli párjai alkotják a natív fehérjeszerkezetekben. Gyakran a sóhidak a fehérjeszekvenciában is közel vannak egymáshoz, és ugyanabba a másodlagos szerkezeti elembe, építőelembe, autonóm hajtogató egységbe, doménbe vagy alegységbe esnek, ami összhangban van a fehérjék hajtogatásának hierarchikus modelljével. A legújabb bizonyítékok arra is utalnak, hogy a nagyrészt hidrofób határfelületeken lévő töltött és poláris maradékok a kötődés forró pontjaiként működhetnek. Sóhidak ritkán fordulnak elő olyan fehérjerészeken, amelyeket rugalmas csuklók kötnek össze, ami arra utal, hogy a sóhidak korlátozzák a rugalmasságot és a mozgást. Míg a hagyományos kémiai intuíció azt várja, hogy a sóhidak kedvezően járulnak hozzá a fehérje stabilitásához, a legújabb számítási és kísérleti bizonyítékok azt mutatják, hogy a sóhidak stabilizáló vagy destabilizáló hatásúak lehetnek. A fehérjék rendszerszintű rugalmassága miatt, amely az oldallánc- és gerincatomok kisléptékű mozgásában tükröződik, a sóhidak és stabilitásuk ingadozik a fehérjékben. Ugyanakkor a termofil és mezofil fehérjék genomszintű, aminosav-szekvencia összetételű, szerkezeti és termodinamikai összehasonlításai azt mutatják, hogy a termofil és mezofil fehérjék stabilitási különbségeihez jelentősen hozzájárulhatnak a specifikus kölcsönhatások, például a sóhidak.