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为何一个小改变就能引发蛋白质的巨大变革？
在分子生物学中，蛋白质通常被认为采用由氨基酸序列所决定的独特结构。然而，蛋白质并不是静态的物体，而是经常在多种构象之间进行转换。这些状态之间的转变涉及不同的长度尺度（从几个埃到纳米）和时间尺度（从纳秒到秒），并且与功能性现象如变构信号传递和酶催化有着密切的联系。对蛋白质动态学的研究直接关注于这些状态之间的转变，还涉及这些状态的本质及其平衡分布。
这两种观点——动力学和热力学，亦可在「能量景观」的范畴中进行概念性整合，热门的状态和它们之间的转变动力学可以通过能量井的深度和能量障碍的高度进行描述。
蛋白质结构的某些部分往往会偏离平衡状态。一些这样的偏差是和谐的，例如化学键和键角的随机波动；而另一些则是非和谐的，比如侧链之间的跳跃。灵活性的一个证据通常来自于核磁共振光谱技术（NMR）。此外，灵活性在折叠蛋白质中的鉴别，包括分析蛋白质中个别原子的自旋弛豫，以及高分辨率电子密度图的观察，特别是当衍射数据在室温下收集，而非传统的低温（约100K）。
信息的频率分布和蛋白质灵活性的动力学可以通过拉曼和光学克尔效应光谱学以及在太赫兹频域的各向异性微光谱学获得。
许多残基在蛋白质结构中相互靠近，这是大多数连续的残基和许多在序列中距离较远但在最终折叠结构中接触的残基的共同现象。由于这种接近性，这些残基的能量景观根据各种生物物理现象（如氢键、离子键以及范德瓦耳斯作用）变得耦合，因此这些残基状态之间的转变亦会变得相关。当这些耦合的残基形成连接蛋白质功能部位的通道时，它们可能参与变构信号传递。
例如，当一个氧分子与血红蛋白四聚体的一个亚单位结合时，这一信息会以变构的方式传播到其他三个亚单位，从而增强它们对氧的亲和力。
这一过程使血红蛋白能够利用耦合的灵活性进行协同的氧结合，这在生理上是有利的，因为它可以在肺部迅速加载氧气，在缺氧的组织（如肌肉）中迅速卸载氧气。
拥有多个结构域的蛋白质提供了巨大的灵活性和活动性，这使得蛋白质的结构域动态成为可能。结构域的运动可以透过比较不同的蛋白质结构（如分子运动数据库）来推断，或者直接通过中子自旋回声光谱技术来观察。它们也可以通过采样广泛的分子动力学轨迹和主成分分析进行推测。
结构域运动对很多生物过程至关重要，包括 ABC 运输体、细胞运动和运动蛋白、以及蛋白质复合体的形成等。
举例来说，在丙酮酸磷酸二酯酶中观察到的最大结构域运动是「旋转」机制，这使得磷酸基团能够从核苷酸结合域的活性位点转移到磷酸烯醇丙酮酸/丙酮酸域的活性位点。此过程涉及到一个45埃的距离和大约100度的域运动。在酶中，一个结构域的闭合捕捉到底物，这样能够在一个受控的方式下进行反应。
进一步的研究也为两种基本的结构域运动进行了分类，分别为铰链运动和剪切运动。
许多的铰链运动涉及α-螺旋和β-片的末端，这表明它们像门的一样，可以进行开合运动。这种铰链运动经常发生在两个相邻的β-片中，允许结构域之间的弯曲运动。对于剪切运动，在结构域的界面上存在着微小的滑动，受限于接界面内的氨基酸侧链。
最近的研究表明，蛋白质的动态性对于其功能至关重要，举例来说，在二氢叶酸还原酶中，这种动态还可能是获得新功能的促进剂，对于利用蛋白质的灵活性进行功能的扩展至关重要。
随着越来越多的研究发现，固有未折叠的蛋白质在真核基因组中相对普遍，这也质疑了安芬森定律的简单解释，从而形成了一种新的范式。
这一新的范式包含了这样的两个警示：即「序列和细胞环境共同决定结构集」。这意味着，蛋白质的结构和功能并不单一，反而是一个多维的过程，随着环境的不同而展现出多样性。
这一切是否暗示着，在分子水平上，微小的变化可能带来意想不到的巨大影响？
