Levinthals paradox

Levinthals paradox är ett tankeexperiment , som också utgör en självreferens i teorin om proteinveckning . ^{[ förtydligande behövs ]} 1969 noterade Cyrus Levinthal att, på grund av det mycket stora antalet frihetsgrader i en ovikt polypeptidkedja , har molekylen ett astronomiskt antal möjliga konformationer. En uppskattning på 10 ³⁰⁰ gjordes i en av hans tidningar (ofta felaktigt citerad som 1968 års tidning). Till exempel kommer en polypeptid med 100 rester att ha 99 peptidbindningar och därför 198 olika phi- och psi- bindningsvinklar. Om var och en av dessa bindningsvinklar kan vara i en av tre stabila konformationer, kan proteinet felveckas till maximalt 3 ¹⁹⁸ olika konformationer (inklusive eventuell vikningsredundans). Därför, om ett protein skulle uppnå sin korrekt vikta konfiguration genom att sekventiellt ta prover på alla möjliga konformationer, skulle det kräva en längre tid än universums ålder för att komma fram till sin korrekta ursprungliga konformation. Detta gäller även om konformationer provtas med snabba ( nanosekund eller pikosekund ) hastigheter. "Paradoxen" är att de flesta små proteiner viker sig spontant på en millisekund eller till och med mikrosekundsskala. Lösningen på denna paradox har fastställts genom beräkningsmetoder för att förutsäga proteinstruktur .

Levinthal var själv medveten om att proteiner viker sig spontant och på korta tidsskalor. Han föreslog att paradoxen kan lösas om "proteinveckning påskyndas och styrs av den snabba bildningen av lokala interaktioner som sedan bestämmer den ytterligare veckningen av peptiden; detta antyder lokala aminosyrasekvenser som bildar stabila interaktioner och fungerar som kärnbildningspunkter i vikningsprocessen". Faktum är att proteinveckningsmellanprodukterna och de delvis veckade övergångstillstånden detekterades experimentellt, vilket förklarar den snabba proteinveckningen . Detta beskrivs också som proteinveckning riktad i trattliknande energilandskap . Vissa beräkningsmetoder för förutsägelse av proteinstruktur har försökt identifiera och simulera mekanismen för proteinveckning.

Levinthal föreslog också att den inhemska strukturen kan ha en högre energi, om den lägsta energin inte var kinetiskt tillgänglig. En analogi är en klippa som ramlar nedför en sluttning som ligger i en ravin istället för att nå basen.

Föreslagna förklaringar

Enligt Edward Trifonov och Igor Berezovsky viks proteinerna med subenheter (moduler) av storleken 25–30 aminosyror.

Se även

Chaperone – proteiner som hjälper andra proteiner att vika eller veckla ut sig
Fällbar tratt
Anfinsens dogm

externa länkar