Парадокс Левинталя
Парадо́кс Левинта́ля — в 1968 году Сайрус Левинталь сформулировал известный парадокс: «Промежуток времени, за который полипептид приходит к своему скрученному состоянию, на много порядков меньше, чем если бы полипептид просто перебирал все возможные конфигурации»[1][2]
Содержание |
[править] Сложность проблемы
Чтобы разрешить данный парадокс, необходимо ответить на вопрос: «Как белок выбирает свою нативную структуру (native state) среди бесчисленного множества возможных?». Для цепи из 100 остатков число возможных конформаций ~10100 , и их полный перебор занял бы ~1080 лет, если один переход осуществлять за ~10−13 секунды. Поэтому сложность проблемы заключается в том, что данный вопрос нельзя решить экспериментально, так как придется ждать ~1080 лет.
[править] Причины парадокса
Возможные причины этого парадокса следующие[3].
- Теоретические модели, используемые для доказательства твердости не соответствуют тому, что природа старается оптимизировать.
- В ходе эволюции были отобраны только те белки, которые легко сворачиваются.
- Белки могут сворачиваться разными путями, не обязательно следуя глобально оптимальному пути.
[править] Решение парадокса
Белок может сворачиваться не «весь вдруг», а путем роста компактной глобулы за счет последовательного прилипания к ней все новых и новых звеньев белковой цепи[2]. При этом одно за другим восстанавливаются финальные взаимодействия (их энергия 
будет падать примерно пропорционально количеству звеньев цепи), а энтропия 
падать также пропорционально количеству фиксированных звеньев цепи. Падение энергии и падение энтропии полностью компенсируют друг друга в главном (линейном по N) члене в свободной энергии 
= 
— 
. Это исключает из оценки времени сворачивания член, пропорциональный 10N и время сворачивания зависит от много меньших по порядку величины нелинейных членов, связанных с поверхностными энтальпийными и энтропийными эффектами, пропорциональными N2/3 [2]. Для белка из 100 остатков это 101002/3 ~ 1021.5, что дает оценку скорости сворачивания, хорошо согласующуюся с экспериментальными данными, приведенными в [4].
[править] См. также
[править] Примечания
- ↑ Levinthal, 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
- ↑ 1 2 3 А. В. Финкельштейн, О. Б. Птицын, «Физика белка» , Москва, 2002
- ↑ CSE 549 — Protein Folding (Lectures 17-19)
- ↑ Jackson S.E. Foldig & Design (1998) 3: R81-R91
 |
Это заготовка статьи по молекулярной биологии. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
