Парадокс Левинталя
Парадо́кс Левинта́ля — известный парадокс, который сформулировал в 1968 году 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].
Содержание
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].
- Теоретические модели, используемые для доказательства твёрдости, 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 все 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> 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</math> = <math>\Delta E</math> — <math>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 дает оценку скорости сворачивания, хорошо согласующуюся с экспериментальными данными, приведенными в[4].
См. также
Напишите отзыв о статье "Парадокс Левинталя"
Ссылки
- [www.youtube.com/watch?v=OLj3lZL9Cxw Парадокс Левинталя] в телепередаче «Гордон» (Ночной эфир), выпуск №115, эфир от 28.05.2002.
Примечания
- ↑ [www-miller.ch.cam.ac.uk/levinthal/levinthal.html 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
- ↑ [www.cs.sunysb.edu/~skiena/549/lectures/folding/folding.html 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, дополнив её. |
Отрывок, характеризующий Парадокс Левинталя
Несмотря на то, что Анатоль в женском обществе ставил себя обыкновенно в положение человека, которому надоедала беготня за ним женщин, он чувствовал тщеславное удовольствие, видя свое влияние на этих трех женщин. Кроме того он начинал испытывать к хорошенькой и вызывающей Bourienne то страстное, зверское чувство, которое на него находило с чрезвычайной быстротой и побуждало его к самым грубым и смелым поступкам.Общество после чаю перешло в диванную, и княжну попросили поиграть на клавикордах. Анатоль облокотился перед ней подле m lle Bourienne, и глаза его, смеясь и радуясь, смотрели на княжну Марью. Княжна Марья с мучительным и радостным волнением чувствовала на себе его взгляд. Любимая соната переносила ее в самый задушевно поэтический мир, а чувствуемый на себе взгляд придавал этому миру еще большую поэтичность. Взгляд же Анатоля, хотя и был устремлен на нее, относился не к ней, а к движениям ножки m lle Bourienne, которую он в это время трогал своею ногою под фортепиано. M lle Bourienne смотрела тоже на княжну, и в ее прекрасных глазах было тоже новое для княжны Марьи выражение испуганной радости и надежды.
«Как она меня любит! – думала княжна Марья. – Как я счастлива теперь и как могу быть счастлива с таким другом и таким мужем! Неужели мужем?» думала она, не смея взглянуть на его лицо, чувствуя всё тот же взгляд, устремленный на себя.
Ввечеру, когда после ужина стали расходиться, Анатоль поцеловал руку княжны. Она сама не знала, как у ней достало смелости, но она прямо взглянула на приблизившееся к ее близоруким глазам прекрасное лицо. После княжны он подошел к руке m lle Bourienne (это было неприлично, но он делал всё так уверенно и просто), и m lle Bourienne вспыхнула и испуганно взглянула на княжну.
«Quelle delicatesse» [Какая деликатность,] – подумала княжна. – Неужели Ame (так звали m lle Bourienne) думает, что я могу ревновать ее и не ценить ее чистую нежность и преданность ко мне. – Она подошла к m lle Bourienne и крепко ее поцеловала. Анатоль подошел к руке маленькой княгини.
– Non, non, non! Quand votre pere m'ecrira, que vous vous conduisez bien, je vous donnerai ma main a baiser. Pas avant. [Нет, нет, нет! Когда отец ваш напишет мне, что вы себя ведете хорошо, тогда я дам вам поцеловать руку. Не прежде.] – И, подняв пальчик и улыбаясь, она вышла из комнаты.
Все разошлись, и, кроме Анатоля, который заснул тотчас же, как лег на постель, никто долго не спал эту ночь.
«Неужели он мой муж, именно этот чужой, красивый, добрый мужчина; главное – добрый», думала княжна Марья, и страх, который почти никогда не приходил к ней, нашел на нее. Она боялась оглянуться; ей чудилось, что кто то стоит тут за ширмами, в темном углу. И этот кто то был он – дьявол, и он – этот мужчина с белым лбом, черными бровями и румяным ртом.
Она позвонила горничную и попросила ее лечь в ее комнате.
