Interested Article - 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» .

Сложность проблемы

Чтобы разрешить данный парадокс, необходимо ответить на вопрос: «Как белок выбирает свою среди бесчисленного множества возможных?». Для цепи из 100 остатков число возможных конформаций ~10 ¹⁰⁰ , и их полный перебор занял бы ~10 ⁸⁰ 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 ~10 ⁸⁰ лет.

Причины парадокса

Назывались следующие возможные причины этого парадокса .

Теоретические модели, используемые для доказательства твёрдости ^{[

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 . При этом одно за другим восстанавливаются финальные взаимодействия (их энергия $E$ будет падать примерно пропорционально количеству звеньев цепи), а энтропия $S$ 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 $\Delta F=\Delta E-T\Delta S$ . 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 . Для белка из 100 остатков это 10 ^{100
^2/3} ~ 10 ^21,5 , что даёт оценку скорости сворачивания, хорошо согласующуюся с экспериментальными данными .

См. также

Примечания

от 7 октября 2010 на Wayback Machine .
↑ А. В. Финкельштейн , О. Б. Птицын. . — 4-е издание, исправленное и дополненное. — Москва: Книжный дом Университет, 2012. — С. 15. — 524 с. — 500 экз. — ISBN 978-5-98227-834-0 . 20 сентября 2018 года.
от 2 октября 2013 на Wayback Machine .
Jackson S. E. Foldig & Design (1998) 3: R81-R91.