蛋白质动力学

蛋白质动力学的研究最直接地涉及这些状态之间的转换，但也可能涉及状态本身的性质和平衡种群。可以分别在“能源格局”范式中从概念上综合考虑这两种观点（分别是动力学和热力学）：人口稠密的状态，它们之间的跃迁动力学可以通过能量井的深度和能量垒的高度来描述。

蛋白质结构的某些部分经常偏离平衡状态。一些这样的偏移是谐波，例如化学键和键角的随机波动。其它的是非谐，例如单独的分立能量最小值，或之间跳转侧链旋转异构体。

局部柔韧性的证据通常是从NMR光谱学获得的。可以使用随机线圈指数检测蛋白质的柔性和潜在无序区域。折叠后的蛋白质的柔韧性可以通过分析蛋白质中各个原子的自旋弛豫来确定。在X射线晶体学产生的非常高分辨率的电子密度图中也可以观察到灵活性，特别是在室温而不是传统的低温（通常接近100 K）下收集衍射数据时。可以使用太赫兹频域中的拉曼光谱和光学克尔效应光谱获得有关频率分布和局部蛋白质柔韧性动态的信息。

蛋白质结构中许多残基在空间上紧密相邻。这对于大多数在一级序列中连续的残基是正确的，但是对于许多在末端序列中却在最终折叠结构中接触的残基也是如此。由于这种邻近性，这些残基的能量分布基于各种生物物理现象（例如氢键、离子键和范德华相互作用）而耦合。因此，针对这些残基组的状态之间的转变变得相关。

对于表面暴露的环来说，这可能是最明显的，这些环经常共同移动以在不同的晶体结构中采用不同的构象。然而，偶合的构象异质性有时在二级结构中也很明显。例如，连续残基和一级序列中偏移4的残基经常以α螺旋相互作用。同样，在一级序列中偏移2的残基将它们的侧链指向β折叠的同一面，并且距离足够近以进行空间相互作用，同一β折叠的相邻链上的残基也是如此。

当这些偶联的残基形成连接蛋白质功能上重要部分的途径时，它们可能参与变构信号。例如，当一个氧分子与血红蛋白四聚体的一个亚基结合时，该信息会变构地传播到其他三个亚基，从而增强它们对氧的亲和力。在这种情况下，血红蛋白的耦合柔韧性允许协同的氧结合，这在生理上是有用的，因为它允许在肺组织中快速加载氧气，在缺氧的组织中快速卸载氧气。

有证据表明，蛋白质动力学对于功能至关重要，例如DHFR中的酶催化作用，但它们也被认为有利于通过分子进化获得新功能。该论点表明蛋白质已经进化为具有稳定的，大多为独特的折叠结构，但是不可避免的残留柔韧性导致一定程度的功能混杂，其可以通过随后的突变进行扩增/利用/转移。

然而，人们越来越意识到固有的非结构化蛋白质在真核生物基因组中非常普遍，进一步质疑了对安芬森教条的最简单解释：“序列决定结构（单一）”。实际上，新范式的特征是增加了两个警告：“序列和细胞环境决定了结构整体”。