Sklaverei: Lösungsmittel-Fluktuationen dominieren die Dynamik und Funktionen von Proteinen

Proteinbewegungen sind für die Funktion wesentlich. Der Vergleich von Proteinprozessen mit den dielektrischen Fluktuationen des umgebenden Lösungsmittels zeigt, dass sie in zwei Klassen fallen: nichtsklaviert und sklaviert. Nichtsklavierte Prozesse sind unabhängig von den Lösungsmittelbewegungen; ihre Raten werden durch die Proteinstruktur und die vibrationalen Dynamiken bestimmt. Sklavierte Prozesse sind eng mit dem Lösungsmittel gekoppelt; ihre Raten haben ungefähr die gleiche Temperaturabhängigkeit wie die Rate der Lösungsmittel-Fluktuationen, sind jedoch kleiner. Da die Temperaturabhängigkeit durch die Aktivierungsenthalpie bestimmt wird, schlagen wir vor, dass das Lösungsmittel für die Aktivierungsenthalpie verantwortlich ist, während das Protein und die Hydratationsschicht die Aktivierungsentropie durch die Energielandschaft kontrollieren. Die Bindungsbildung ist der Prototyp nichtsklavierter Prozesse; das Öffnen und Schließen von Kanälen sind wesentliche sklavierte Bewegungen. Die Vorherrschaft sklavierter Bewegungen hebt die Bedeutung der Umgebung in Zellen und Membranen für die Funktion von Proteinen hervor.