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為何一個小改變就能引發蛋白質的巨大變革？
在分子生物學中，蛋白質通常被認為採用由氨基酸序列所決定的獨特結構。然而，蛋白質並不是靜態的物體，而是經常在多種構象之間進行轉換。這些狀態之間的轉變涉及不同的長度尺度（從幾個埃到納米）和時間尺度（從納秒到秒），並且與功能性現象如變構信號傳遞和酶催化有著密切的聯繫。對蛋白質動態學的研究直接關注於這些狀態之間的轉變，還涉及這些狀態的本質及其平衡分佈。
這兩種觀點——動力學和熱力學，亦可在「能量景觀」的範疇中進行概念性整合，熱門的狀態和它們之間的轉變動力學可以通過能量井的深度和能量障礙的高度進行描述。
蛋白質結構的某些部分往往會偏離平衡狀態。一些這樣的偏差是和諧的，例如化學鍵和鍵角的隨機波動；而另一些則是非和諧的，比如側鏈之間的跳躍。靈活性的一個證據通常來自於核磁共振光譜技術（NMR）。此外，靈活性在折疊蛋白質中的鑑別，包括分析蛋白質中個別原子的自旋弛豫，以及高分辨率電子密度圖的觀察，特別是當衍射數據在室溫下收集，而非傳統的低溫（約100K）。
信息的頻率分佈和蛋白質靈活性的動力學可以通過拉曼和光學克爾效應光譜學以及在太赫茲頻域的各向異性微光譜學獲得。
許多殘基在蛋白質結構中相互靠近，這是大多數連續的殘基和許多在序列中距離較遠但在最終折疊結構中接觸的殘基的共同現象。由於這種接近性，這些殘基的能量景觀根據各種生物物理現象（如氫鍵、離子鍵以及范德瓦耳斯作用）變得耦合，因此這些殘基狀態之間的轉變亦會變得相關。当這些耦合的殘基形成連接蛋白質功能部位的通道時，它們可能參與變構信號傳遞。
例如，當一個氧分子與血紅蛋白四聚體的一個亞單位結合時，這一信息會以變構的方式傳播到其他三個亞單位，從而增強它們對氧的親和力。
這一過程使血紅蛋白能夠利用耦合的靈活性進行協同的氧結合，這在生理上是有利的，因為它可以在肺部迅速加載氧氣，在缺氧的組織（如肌肉）中迅速卸載氧氣。
擁有多個結構域的蛋白質提供了巨大的靈活性和活動性，這使得蛋白質的結構域動態成為可能。結構域的運動可以透過比較不同的蛋白質結構（如分子運動數據庫）來推斷，或者直接通過中子自旋回聲光譜技術來觀察。它們也可以通過采樣廣泛的分子動力學軌跡和主成分分析進行推測。
結構域運動對很多生物過程至關重要，包括 ABC 運輸體、細胞運動和運動蛋白、以及蛋白質複合體的形成等。
舉例來說，在丙酮酸磷酸二酯酶中觀察到的最大結構域運動是「旋轉」機制，這使得磷酸基團能夠從核苷酸結合域的活性位點轉移到磷酸烯醇丙酮酸/丙酮酸域的活性位點。此過程涉及到一個45埃的距離和大約100度的域運動。在酶中，一個結構域的閉合捕捉到底物，這樣能夠在一個受控的方式下進行反應。
進一步的研究也為兩種基本的結構域運動進行了分類，分別為鉸鏈運動和剪切運動。
許多的鉸鏈運動涉及α-螺旋和β-片的末端，這表明它們像門的一樣，可以進行開合運動。這種鉸鏈運動經常發生在兩個相鄰的β-片中，允許結構域之間的彎曲運動。對於剪切運動，在結構域的界面上存在著微小的滑動，受限於接界面內的氨基酸側鏈。
最近的研究表明，蛋白質的動態性對於其功能至關重要，舉例來說，在二氫葉酸還原酶中，這種動態還可能是獲得新功能的促進劑，對於利用蛋白質的靈活性進行功能的擴展至關重要。
隨著越來越多的研究發現，固有未折疊的蛋白質在真核基因組中相對普遍，這也質疑了安芬森定律的簡單解釋，從而形成了一種新的範式。
這一新的範式包含了這樣的兩個警示：即「序列和細胞環境共同決定結構集」。這意味著，蛋白質的結構和功能並不單一，反而是一個多維的過程，隨著環境的不同而展現出多樣性。
這一切是否暗示著，在分子水平上，微小的變化可能帶來意想不到的巨大影響？
