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 свёрнутому состоянию, на много порядков меньше, чем если бы полипептид просто перебирал все возможные конфигурации»[1][2].

Сложность проблемы править

Чтобы разрешить данный парадокс, необходимо ответить на вопрос: «Как белок выбирает свою нативную структуру[en] 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 править

Назывались следующие возможные причины этого парадокса[3].

  1. Теоретические модели, используемые для иллюстрации сложности задачи, не соответствуют той задаче, которую старается оптимизировать природа.
  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 править

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   будет падать примерно пропорционально количеству звеньев цепи), а энтропия   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  . 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 править

Примечания править

  1. ↑ 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 Архивная копия от 7 октября 2010 на Wayback Machine.
  2. ↑ 1 2 3 А. В. Финкельштейн, О. Б. Птицын. Физика белка. Курс лекций с цветными и стереоскопическими иллюстрациями и задачами. — 4-е издание, исправленное и дополненное. — Москва: Книжный дом Университет, 2012. — С. 15. — 524 с. — 500 экз. — ISBN 978-5-98227-834-0. Архивировано 20 сентября 2018 года.
  3. ↑ CSE 549 — Protein Folding (Lectures 17-19) Архивная копия от 2 октября 2013 на Wayback Machine.
  4. ↑ Jackson S. E. Foldig & Design (1998) 3: R81-R91.

Ссылки править

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Парадокс_Левинталя&oldid=135932503