WikiSort.ru - Не сортированное

Парадо́кс Левинта́ля — известный парадокс, который сформулировал в 1968 году американский молекулярный биолог Сайрус Левинталь: «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].

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 придётся ждать ~10⁸⁰ лет.

Причины парадокса

Назывались следующие возможные причины этого парадокса^[3].

1. Теоретические модели, используемые для доказательства твёрдости, не соответствуют тому, что природа старается оптимизировать.
2. В ходе эволюции были отобраны только те белки́, которые легко сворачиваются.
3. Белки́ могут сворачиваться разными путями, не обязательно следуя глобально оптимальному пути.

Решение парадокса

Белок может сворачиваться не «весь вдруг», а путём роста компактной глобулы за счёт последовательного прилипания к ней всё новых и новых звеньев белковой цепи^[2]. При этом одно за другим восстанавливаются финальные взаимодействия (их энергия ${\displaystyle E}$ будет падать примерно пропорционально количеству звеньев цепи), а энтропия ${\displaystyle S}$ будет 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 ${\displaystyle \Delta F=\Delta E-T\Delta S}$ . Это исключает из оценки времени сворачивания член, пропорциональный 10^N, и время сворачивания зависит от много меньших по порядку величины нелинейных членов, связанных с поверхностными энтальпийными и энтропийными эффектами, пропорциональными N^2/3[2]. Для белка из 100 остатков это 10^1002/3 ~ 10^21,5, что даёт оценку скорости сворачивания, хорошо согласующуюся с экспериментальными данными^[4].

См. также

• Белки
• Фолдинг белка
• Folding@home

Ссылки

• Парадокс Левинталя в «телепередаче Гордон» (Ночной эфир), выпуск № 115, эфир от 28.05.2002.

Примечания

Это заготовка статьи по молекулярной биологии. Вы можете помочь проекту, дополнив её.