Interazioni elettrostatiche a distanza ravvicinata nelle proteine

Nelle strutture proteiche sono presenti due tipi di interazioni di legame non covalenti, specifiche e non specifiche. Le interazioni non specifiche sono per lo più idrofobiche e di van der Waals. Le interazioni specifiche sono in gran parte elettrostatiche. Mentre l’effetto idrofobico è la forza motrice principale nel ripiegamento delle proteine, le interazioni elettrostatiche sono importanti nel ripiegamento delle proteine, nella stabilità, nella flessibilità e nella funzione. Qui esaminiamo il ruolo delle interazioni elettrostatiche a corto raggio (ponti di sale) e le loro reti nelle proteine. I ponti salini sono formati da coppie spazialmente vicine di residui caricati in modo opposto nelle strutture proteiche native. Spesso i residui dei ponti salini sono anche vicini nella sequenza proteica e rientrano nello stesso elemento strutturale secondario, blocco di costruzione, unità di ripiegamento autonomo, dominio o subunità, coerentemente con il modello gerarchico per il ripiegamento delle proteine. Evidenze recenti suggeriscono anche che i residui carichi e polari in interfacce largamente idrofobiche possono agire come punti caldi per il legame. I ponti di sale si trovano raramente attraverso parti di proteine che sono unite da cerniere flessibili, un fatto che suggerisce che i ponti di sale vincolano la flessibilità e il movimento. Mentre l’intuizione chimica convenzionale si aspetta che i ponti di sale contribuiscano favorevolmente alla stabilità delle proteine, recenti prove computazionali e sperimentali mostrano che i ponti di sale possono essere stabilizzanti o destabilizzanti. A causa della flessibilità sistemica delle proteine, che si riflette nei movimenti su piccola scala delle catene laterali e degli atomi della spina dorsale, i ponti di sale e la loro stabilità fluttuano nelle proteine. Allo stesso tempo, i confronti genomici, la composizione della sequenza di aminoacidi, strutturali e termodinamici delle proteine termofile e mesofile indicano che interazioni specifiche, come i ponti di sale, possono contribuire significativamente al differenziale di stabilità delle proteine termofile-mesofile.