Levinthals paradox

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 28 januari 2022; kontroller kräver 3 redigeringar .

Levinthal-paradoxen  är en välkänd paradox som formulerades 1968 av den amerikanske molekylärbiologen Cyrus Levinthal: ”tidsintervallet för vilket polypeptiden kommer till sitt vridna tillstånd är många storleksordningar mindre än om polypeptiden helt enkelt gick igenom alla möjliga konfigurationer” [1] [2 ] .

Problemets komplexitet

För att lösa denna paradox är det nödvändigt att svara på frågan: "Hur väljer ett protein sin naturliga struktur ( native state ) bland de myriader av möjliga?". För en kedja av 100 rester är antalet möjliga konformationer ~10 100 , och deras uttömmande uppräkning skulle ta ~10 80 år om en övergång utförs på ~10 -13 sekunder. Därför ligger problemets komplexitet i det faktum att denna fråga inte kan lösas experimentellt, eftersom vi måste vänta ~10 80 år.

Orsaker till paradoxen

Följande möjliga orsaker till denna paradox namngavs [3] .

  1. De teoretiska modellerna som används för att bevisa hårdhet stämmer inte överens med vad naturen försöker optimera.
  2. Under evolutionens gång valdes endast de proteiner som lätt vikas ut .
  3. Proteiner kan vikas på en mängd olika sätt, inte nödvändigtvis följa den globalt optimala vägen.

Lösningen på paradoxen

Ett protein kan inte vika sig "helt plötsligt", utan genom att växa en kompakt kula på grund av den successiva vidhäftningen av fler och fler länkar i proteinkedjan till det [2] . I detta fall återställs de slutliga interaktionerna en efter en (deras energi kommer att falla ungefär i proportion till antalet kedjelänkar), och entropin kommer också att falla i proportion till antalet fasta kedjelänkar. Nedgången i energi och nedgången i entropi tar ut varandra helt i den huvudsakliga (linjära i N ) termen i den fria energin . Detta eliminerar termen proportionell mot 10 N från uppskattningen av lindningstiden , och lindningstiden beror på mycket lägre ordning av icke-linjära termer associerade med ytentalpi och entropieffekter proportionella mot N 2/3 [2] . För ett protein med 100 rester är detta 10 100 2/3 ~ 10 21,5 , vilket ger en uppskattning av veckningshastigheten som stämmer väl överens med experimentella data [4] .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Levinthal, C. (1969) Hur man viker sig nådigt. Mossbauer Spectroscopy in Biological Systems: Proceedings of a meeting in Allerton House, Monticello, Illinois. J. T. P. DeBrunner och E. Munck red., University of Illinois Press Sidor 22-24 Arkiverad 7 oktober 2010 på Wayback Machine .
  2. ↑ 1 2 3 A. V. Finkelstein , O. B. Ptitsyn. Proteinfysik. En föreläsningskurs med färg- och stereoskopiska illustrationer och uppgifter . — 4:e upplagan, reviderad och förstorad. - Moskva: University Book House, 2012. - S. 15. - 524 s. - 500 exemplar.  - ISBN 978-5-98227-834-0 .
  3. ↑ CSE 549 - Proteinfoldning (Föreläsningar 17-19) Arkiverad 2 oktober 2013 på Wayback Machine .
  4. ↑ Jackson S. E. Foldig & Design (1998) 3: R81-R91.

Länkar