Парадокс Левінталя

Парадокс Левінталя
Названо на честь	Cyrus Levinthald

Парадокс Левінталя — відомий парадокс, сформульований у 1968 році американським молекулярним біологом Сайрусом Левінталем^[en]: «проміжок часу, за який поліпептид приходить до свого скрученого стану, на багато порядків менший, ніж якби поліпептид просто перебирав всі можливі конфігурації»^[1][2].

Щоб вирішити цей парадокс, необхідно відповісти на питання: «Як білок вибирає свій нативний стан серед безлічі можливих?» Для ланцюга зі 100 залишків число можливих конформацій ~10¹⁰⁰, і їхній повний перебір зайняв би ~10⁸⁰ років, якщо один перехід здійснювати за ~10⁻¹³ секунди. Тому складність проблеми полягає в тому, що це питання не можна вирішити експериментально, адже доведеться чекати ~10⁸⁰ років.

Називалися такі можливі причини цього парадоксу^[3]:

• Теоретичні моделі, що використовуються для доказу твердості, не відповідають тому, що природа намагається оптимізувати.
• В ході еволюції було відібрано тільки ті білки, які легко згортаються.
• Білки можуть згортатися різними шляхами, не обов'язково дотримуючись глобально оптимального шляху.

Білок може згортатися не «весь раптом», а шляхом збільшення компактної глобули внаслідок послідовного прилипання до неї все нових і нових ланок білкового ланцюга^[2]. При цьому одна за одною відновлюються фінальні взаємодії (їхня енергія ${\displaystyle E}$ падає приблизно пропорційно кількості ланок ланцюга), а ентропія ${\displaystyle S}$ падає також пропорційно кількості фіксованих ланок ланцюга. Падіння енергії і падіння ентропії повністю компенсують одне одного в головному (лінійному за N) члені в вільній енергії. Це виключає з оцінки часу згортання член, пропорційний 10^N, і час згортання залежить від значно менших за порядком величини нелінійних членів, пов'язаних з поверхневими ентальпійними і ентропійними ефектами, пропорційними N^2/3[2]. Для білка зі 100 залишків це 10^1002/3 ~10^21,5, що дає оцінку швидкості згортання, яка добре узгоджується з експериментальними даними^[4].

• Білки
• Згортання білків
• Folding@home

• Парадокс Левінталя в телепередачі «Гордон^[ru]» (Нічний ефір), випуск № 115, ефір від 28.05.2002.

Це незавершена стаття з біохімії. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.