有一些關(guān)于嗜鹽蛋白與陰離子、陽離子結(jié)合的報道。在蛋白亞基間的區(qū)域經(jīng)?？砂l(fā)現(xiàn)氯離子,氯離子是zui普遍的陰離子, 有較大的離子半徑, 蛋白與氯離子相互作用可導(dǎo)致與表面作用的水分子數(shù)量下降[18]。Madern等[19]對來自嗜鹽菌Haloarculamarismortui(Hm)的蘋果酸脫氫酶(malate dehydrogenase,MalDH)二聚體進(jìn)行點(diǎn)突變研究, 說明了氯離子結(jié)合位點(diǎn)在酶對鹽的適應(yīng)性中的作用。氯離子結(jié)合位點(diǎn)的內(nèi)部亞基K205相關(guān)基因突變后, 破壞了與鹽橋相關(guān)的內(nèi)部亞基的氯離子結(jié)合位點(diǎn), 在KCl存在時酶穩(wěn)定性發(fā)生改變, 而在KF存在時不變化。因?yàn)殡娯?fù)性強(qiáng)的氟離子能提供亞基間足夠有利的相互作用, 來補(bǔ)償由突變引起的破壞, 電負(fù)性低的氯離子則不行。[K20]低聚物狀態(tài)隨陰離子性質(zhì)而改變,高鹽情況下, 當(dāng)陰離子是氯離子時, [K20]突變體是二聚體, 而使用氟離子時, 是四聚體。高KCl濃度下蛋白的結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析也證實(shí)了陰離子結(jié)合位點(diǎn)在維持嗜鹽蛋白穩(wěn)定性中的重要作用, 有完整鹽橋的[K20]突變體不能形成四聚體, 而有完整陰離子結(jié)合位點(diǎn)的[R207S, R292S][20]Hm MalDH可形成四聚體。
   鈉、鉀有較小的離子半徑, 蛋白與這些離子相互作用時, 其表面水分子分布更為正常[18]。Mevarech等[17]認(rèn)為需要較高NaCl或KCl濃度使嗜鹽菌蘋果酸脫氫酶hMDH(Haloarcula marismortui, malatedehydrogenase)穩(wěn)定存在, 是因?yàn)閹追N離子與折疊多肽表面特殊位點(diǎn)結(jié)合的親和性較低, 穩(wěn)定了蛋白質(zhì)的活性構(gòu)像。Britton等[21]利用模擬嗜鹽菌細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境使結(jié)晶生長, 進(jìn)行了嗜鹽菌Haloferaxmediterranei(Hm)葡萄糖脫氫酶(glucose dehydrogenase,GlcDH)1.6-?的結(jié)構(gòu)測定。研究表明酶表面以酸性氨基酸殘基修飾, 有部分與鉀反離子結(jié)合而被中和, 這在與底物的結(jié)合中也有作用, 束縛反離子簇(bound counterion cluster)的利用可能代表了一新的鹽適應(yīng)性機(jī)制, 反離子是否在其他嗜鹽蛋白中也有出現(xiàn), 需要這類酶的更多結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)加以證實(shí)。對嗜鹽酶氨基酸組成特性的認(rèn)識有較多的文獻(xiàn)趨于一致, 即嗜鹽酶蛋白表面富含酸性殘基。但也有例外, Sivakumar等[26]對嗜鹽酶AmyA(一種來自Halothermothrix orenii的分泌型α-*(α-amylase))進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析, 表明AmyA酶表面缺乏酸性氨基酸殘基而使酶蛋白在高鹽下保持穩(wěn)定。對嗜鹽古菌Halobacterium salinarum的核苷二磷酸激酶HsNDK(Halobacterium salinarum, diphosphatekinase)的結(jié)晶形態(tài)研究也顯示了不同的結(jié)果, 增加的堿性序列——7個*(histidine, His)和1個*(arginine, Arg)殘基使酶保持嗜鹽性, 同時使酶折疊, 增加了其在低鹽濃度中的穩(wěn)定性。

    觀察到的嗜鹽NDKs在低鹽下穩(wěn)定說明它們起源于非嗜鹽NDKs[27]。在三維結(jié)構(gòu)中, HsNDK末端的相互位置很近, N端負(fù)電荷可能被額外的Arg或His殘基覆蓋, 這可能是在胞質(zhì)的低鹽環(huán)境中酶保持溶解性和活性的原因。由對嗜鹽酶的大多數(shù)序列研究可知, 蛋白表面富含酸性殘基是嗜鹽酶主要的結(jié)構(gòu)共同特性, 表面負(fù)電荷有兩種作用: (1)提供水合羧基使蛋白在高鹽濃度下維持溶解狀態(tài)[17]。因?yàn)樨?fù)電荷的酶蛋白表面可以與水合, 保持表面的水化層, 降低表面的疏水性, 降低其在高鹽濃度下的聚集趨勢[3]; (2)靜電斥力的不穩(wěn)定性可以彌補(bǔ)由鹽度增加引起的疏水效應(yīng), 一般高鹽濃度下折疊蛋白不穩(wěn)定, 溶劑優(yōu)先與非折疊蛋白相互作用, 而蛋白表面的負(fù)電荷使溶劑更傾向與折疊多肽而不是非折疊多肽發(fā)生作用。鹽分子大量存在會使酶的疏水內(nèi)核鈍化, 使酶的結(jié)構(gòu)自由能降低, 降低催化活性所必需的蛋白質(zhì)的動態(tài)彈性。

    即使在穩(wěn)定的鹽度下, 靜電斥力也會使酶維持邊緣穩(wěn)定性, 這是蛋白結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。嗜鹽酶的分子表面特性不僅是酸性電荷的增加, 也可能包含一些*序列的改變, 后者可能更為重要。顯然, 對嗜鹽酶的基因組序列分析在很大程度上被忽視了。另外, 定點(diǎn)突變研究表明單個氨基酸殘基的變化就會影響酶的嗜鹽性, 說明空間結(jié)構(gòu)對嗜鹽酶在高鹽濃度下保持穩(wěn)定具有重要作用, 需要更為深入的結(jié)構(gòu)研究來了解嗜鹽酶的鹽適應(yīng)性機(jī)制。