Elektrostatiska interaktioner på nära håll i proteiner

Två typer av icke-kovalenta bindningsinteraktioner förekommer i proteinstrukturer, specifika och ospecifika. Icke-specifika interaktioner är mestadels hydrofoba och van der Waals-interaktioner. Specifika interaktioner är till stor del elektrostatiska. Medan den hydrofoba effekten är den viktigaste drivkraften vid proteinveckning är elektrostatiska interaktioner viktiga vid proteinveckning, stabilitet, flexibilitet och funktion. Här går vi igenom den roll som nära elektrostatiska interaktioner (saltbryggor) och deras nätverk spelar i proteiner. Saltbryggor bildas av rumsligt närliggande par av motsatt laddade rester i naturliga proteinstrukturer. Ofta ligger saltbryggande rester också nära varandra i proteinsekvensen och ingår i samma sekundära strukturella element, byggblock, autonoma veckningsenhet, domän eller underenhet, vilket stämmer överens med den hierarkiska modellen för proteinveckning. Nya bevis tyder också på att laddade och polära rester i till stor del hydrofoba gränsytor kan fungera som hot spots för bindning. Saltbryggor finns sällan över proteindelar som är sammanfogade med flexibla gångjärn, vilket tyder på att saltbryggor begränsar flexibilitet och rörelse. Medan konventionell kemisk intuition förväntar sig att saltbryggor bidrar positivt till proteinets stabilitet, visar nya beräkningar och experimentella bevis att saltbryggor kan vara stabiliserande eller destabiliserande. På grund av systemisk proteinflexibilitet, som återspeglas i småskaliga rörelser av sidokedjor och atomer i ryggraden, fluktuerar saltbryggor och deras stabilitet i proteiner. Samtidigt visar jämförelser av termofila och mesofila proteiner i hela genomet, aminosyrasekvensens sammansättning, strukturella och termodynamiska jämförelser av termofila och mesofila proteiner att specifika interaktioner, t.ex. saltbryggor, kan bidra väsentligt till skillnaden i stabilitet mellan termofila och mesofila proteiner.