Русская Википедия:Парадокс Левинталя
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 Шаблон:Не переведено 5 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].
- Теоретические модели, используемые для доказательства твёрдостиШаблон:Что?, не соответствуют тому, что природа старается оптимизировать.
- В ходе эволюции были отобраны только те белки́, которые легко сворачиваются.
- 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 <math>E</math> будет падать примерно пропорционально количеству звеньев цепи), а энтропия <math>S</math> 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 <math>\Delta F = \Delta E - T \Delta S</math>. 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 даёт оценку скорости сворачивания, хорошо согласующуюся с экспериментальными данными[4].
См. также
Примечания
Ссылки
- Парадокс Левинталя в «телепередаче Гордон» (Ночной эфир), выпуск № 115, эфир от 28.05.2002.
- ↑ 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 Шаблон:Wayback.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 Шаблон:Книга
- ↑ CSE 549 — Protein Folding (Lectures 17-19) Шаблон:Wayback.
- ↑ Jackson S. E. Foldig & Design (1998) 3: R81-R91.
