Принцип позитивного дизайна. Первое требование для фолдинга белков можно назвать позитивным дизайном. Белок должен быть сконструирован так, чтобы он был энергетически стабилен. Белковые цепи конструируются для фолдинга в воде. Движущей силой фолдинга является гидрофобное "удаление" из воды внутрь глобулы гидрофобных аминокислот. Наиболее устойчивые белковые структуры имеют гидрофобное ядро – плотно упакованный набор гидрофобных аминокислот в центре белковой глобулы. Боковые цепи в этом ядре, взаимодействуя посредством дисперсионных взаимодействий, укладываются в общую структуру подобно трехмерным фрагментам мозаики, полностью заполняя доступное пространство так, что не остается даже минимальных пустот достаточных для внедрения молекулы воды. Дисперсионные взаимодействия обеспечивают большую часть энергетической стабилизации, свернутой глобулярной белковой структуры. Однако, эти взаимодействия недостаточно векторны, чтобы обеспечить уникальную конформацию сворачивания белковой цепи. Несвернутая белковая цепь чрезвычайно гибка (относительно α-углеродов в пептидной цепи), поэтому, при сворачивании в компактную структуру происходит снижение энтропии. Такой процесс энергетически невыгоден и такое энтропийное повышение энергии составляет 1-2 ккал/моль из расчета на одну аминокислоту в цепи.

Для образования устойчивой глобулярной структуры такое невыгодное снижение энтропии должно компенсироваться возникновением энергетически выгодных взаимодействий в образуемой глобулярной структуре. Когда сотни таких "выгодных" взаимодействий сложить с "невыгодным" понижением энтропии при фолдинге сотен аминокислот, энергетический выигрыш для большинства белков составляет 4-10 ккал/моль. Такая энергия стабилизации хоть и не является значительной, все же является достаточной для того, чтобы свернутая белковая структура была значительно более стабильна, чем несвернутая.

Принцип негативного дизайна. Друго важное требование к фолдингу белков часто называют негативным дизайном. Цель негативного дизайна состоит в том, чтобы в результате фолдинга образовывалась единственная стабильная конформация. Белковая цепь сконструирована таким образом, что все нежелательные конформации являются энергетически невыгодными и поэтому формируется только необходимая конформация. (Если же в результате ошибки фолдинга образован неверно свернутый белок, то локальное повышение энергии вследствие неверной конформации является "сигналом" для юбиквитирования такого белка и его последующего протеолиза в протеосомах). Негативный дизайн является критически важным процессом, обеспечивающим предсказание и дестабилизацию возможно большего числа

В природных белках использовано множество приемов негативного дизайна. Вчастности, полярные и заряженные аминокислоты существенны для негативного дизайна. Они располагаются на петлях и прочих сегментах, удерживая их на поверхности белка входе фолдинга. Водородные связи и солевые мостики внутри белков также используются при негативном дизайне. В правильносвернутом белке партнеры по таким связям будут образовывать стабилизирующие пары, а вне правильносвернутых – нет. Аналогично парные заряды, расположенные на поверхности глобулы будут стабилизировать ее структуру при правильном фолдинге, и, наоборот, будут разрыхлять ее вследствие электростатического отталкивания при мисфолдинге.

Такое использование полярных и заряженных аминокислот комбинируется с использованием структурных особенностей формы аминокислот. Например, глицин и пролин часто используются чтобы прервать дальнейшее формирование α-спирали, поэтому их много в белковых петлях между вторичными структурами. Наконец, различные гидрофобные аминокислоты используются для формирования отдельных участков, которые геометрически комплементарны друг другу при правильном фолдинге, и которые не будут подходить друг для друга при мисфолдинге.

Конструирование спонтанно сворачивающихся глобулярных белков включает в себя позитивный дизайн, при котором программируется образование стабильной конформации пептидной цепи, и негативный дизайн, который обеспечивает невыгодность неверного фолдинга.