Levinthals paradoks

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 28. januar 2022; checks kræver 3 redigeringer .

Levinthal-paradokset  er et velkendt paradoks , som blev formuleret i 1968 af den amerikanske molekylærbiolog Cyrus Levinthal: ”tidsintervallet for hvilket polypeptidet kommer til sin snoede tilstand er mange størrelsesordener mindre, end hvis polypeptidet simpelthen gik igennem alle mulige konfigurationer” [1] [2 ] .

Problemets kompleksitet

For at løse dette paradoks er det nødvendigt at besvare spørgsmålet: "Hvordan vælger et protein sin native struktur ( native state ) blandt de myriader af mulige?". For en kæde på 100 rester er antallet af mulige konformationer ~10 100 , og deres udtømmende opregning vil tage ~10 80 år, hvis en overgang udføres på ~10 -13 sekunder. Derfor ligger problemets kompleksitet i, at dette problem ikke kan løses eksperimentelt, da vi skal vente ~10 80 år.

Årsager til paradokset

Følgende mulige årsager til dette paradoks blev nævnt [3] .

  1. De teoretiske modeller, der bruges til at bevise hårdhed, stemmer ikke overens med det , naturen forsøger at optimere.
  2. I løbet af evolutionen blev kun de proteiner, der nemt kan foldes , udvalgt .
  3. Proteiner kan foldes på en række forskellige måder, ikke nødvendigvis at følge den globalt optimale vej.

Løsningen på paradokset

Et protein kan ikke foldes "pludselig", men ved at vokse en kompakt kugle på grund af den successive vedhæftning af flere og flere led i proteinkæden til det [2] . I dette tilfælde genoprettes de endelige interaktioner én efter én (deres energi vil falde omtrentligt i forhold til antallet af kædeled), og entropien vil også falde i forhold til antallet af faste kædeled. Faldet i energi og faldet i entropi ophæver hinanden fuldstændigt i hovedleddet (lineært i N ) i den frie energi . Dette eliminerer udtrykket proportional med 10 N fra estimatet af indpakningstiden , og indpakningstiden afhænger af meget lavere rækkefølge af ikke-lineære termer forbundet med overfladeentalpi og entropieffekter proportional med N 2/3 [2] . For et protein på 100 rester er dette 10 100 2/3 ~ 10 21,5 , hvilket giver et estimat for foldningshastigheden, der er i god overensstemmelse med eksperimentelle data [4] .

Se også

Noter

  1. ↑ Levinthal, C. (1969) How to Fold Graciously. Mossbauer Spectroscopy in Biological Systems: Proceedings of a meeting holdt på Allerton House, Monticello, Illinois. J. T. P. DeBrunner og E. Munck eds., University of Illinois Press Pages 22-24 Arkiveret 7. oktober 2010 på Wayback Machine .
  2. ↑ 1 2 3 A. V. Finkelstein , O. B. Ptitsyn. Proteinfysik. Et forelæsningsforløb med farve- og stereoskopiske illustrationer og opgaver . — 4. oplag, revideret og forstørret. - Moskva: Universitetets Boghus, 2012. - S. 15. - 524 s. - 500 eksemplarer.  - ISBN 978-5-98227-834-0 .
  3. ↑ CSE 549 - Proteinfoldning (Forelæsninger 17.-19) Arkiveret 2. oktober 2013 på Wayback Machine .
  4. ↑ Jackson S. E. Foldig & Design (1998) 3: R81-R91.

Links