Парадокс Левінталя

Парадокс Левінталя — відомий парадокс, сформульований у 1968 році американським молекулярним біологом Сайрусом Левінталем[en]: «проміжок часу, за який поліпептид приходить до свого скрученого стану, на багато порядків менший, ніж якби поліпептид просто перебирав всі можливі конфігурації»[1][2].

Складність проблеми

Щоб вирішити цей парадокс, необхідно відповісти на питання: «Як білок вибирає свій нативний стан серед безлічі можливих?». Для ланцюга зі 100 залишків число можливих конформацій ~10100, і їх повний перебір зайняв би ~1080 років, якщо один перехід здійснювати за ~10−13 секунди. Тому складність проблеми полягає в тому, що дане питання не можна вирішити експериментально, адже доведеться чекати ~1080 років.

Причини парадоксу

Називалися такі можливі причини цього парадоксу[3]:

  1. Теоретичні моделі, що використовуються для доказу твердості, не відповідають тому, що природа намагається оптимізувати.
  2. В ході еволюції було відібрано тільки ті білки, які легко згортаються.
  3. Білки можуть згортатися різними шляхами, не обов'язково дотримуючись глобально оптимального шляху.

Рішення парадоксу

Білок може згортатися не «весь раптом», а шляхом збільшення компактної глобули за рахунок послідовного прилипання до неї все нових і нових ланок білкового ланцюга[2]. При цьому одна за одною відновлюються фінальні взаємодії (їх енергія падає приблизно пропорційно кількості ланок ланцюга), а ентропія падає також пропорційно кількості фіксованих ланок ланцюга. Падіння енергії і падіння ентропії повністю компенсують одне одного в головному (лінійному за N) члені в вільній енергії. Це виключає з оцінки часу згортання член, пропорційний 10N, і час згортання залежить від значно менших за порядком величини нелінійних членів, пов'язаних з поверхневими ентальпійними і ентропійними ефектами, пропорційними N2/3[2]. Для білка зі 100 залишків це 101002/3 ~1021,5, що дає оцінку швидкості згортання, яка добре узгоджується з експериментальними даними[4].

Див. також

Ресурси Інтернету

Примітки

  1. ↑ .ac.uk/levinthal/levinthal.html Levintha, C. (1969) How to Fold Graciously. Mossbauer Spectroscopy in Biological Systems: Proceedings of a meeting held at Allerton House, Monticello, Illinois. J. T. P. DeBrunner and E. Munck eds., University of Illinois Press Pages 22-24[недоступне посилання з липня 2019].
  2. ↑ а б в Финкельштейн А. В., Птицын О. Б. Физика белка. Курс лекций с цветными и стереоскопическими иллюстрациями и задачами [1] [Архівовано 2018-09-20 у Wayback Machine.] / 4-е изд. — Москва, Книжный дом Университет, 2012. — С. 15. — 524 с.
  3. ↑ CSE 549 — Protein Folding (Lectures 17-19). Архів оригіналу за 2 жовтня 2013. Процитовано 26 січня 2019.
  4. ↑ Jackson S.E. Foldig & Design (1998) 3: R81-R91.
Альфа-спіраль аланіну Це незавершена стаття з біохімії.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.