Paradoks Levinthala

Paradoks Levinthala – ogromna różnica między czasem potrzebnym do prawidłowego zwinięcia się białka obliczonym na podstawie modelu matematycznego z parametrami przyjętymi a priori a rzeczywistym czasem powstania konformacji formy natywnej. Teoretyczny problem przedstawił Cyrus Levinthal w roku 1969.

Przykładowe obliczenia

Teoretyczny czas poszukiwania najbardziej stabilnej konformacji dla małego białka składającego się z 101 reszt aminokwasowych przy założeniu, że każda reszta miałaby 3 różne konformacje to 3¹⁰⁰= 5 × 10⁴⁷. Po przyjęciu czasu potrzebnego do kolejnych zmian konformacji 10⁻¹³ s, całkowity czas potrzebny szukania optymalnej struktury wyniósłby 5 × 10⁴⁷ × 10⁻¹³ s = 1,6 × 10²⁷, co jest czasem dłuższym niż przyjmowany czas istnienia wszechświata.

Wyjaśnienie paradoksu

Levinthal zdawał sobie sprawę, że do powstania konformacji natywnej dochodzi dużo szybciej niż wynika to z obliczeń teoretycznych. Wyjaśniając paradoks sugerował, że zwijanie białek jest procesem nieprzypadkowym i następuje w wyniku postępującej stabilizacji form pośrednich. Do opisu procesu zwijania się białek stosuje się model określany jako lejek zdarzeń równoległych (ang. folding funnel). Zwijanie nie jest więc liniową sekwencją zdarzeń, lecz osiąganiem stanu stabilnego wieloma drogami. Termodynamiczna stabilność osiągana jest przez stany przejściowe, które ulegają zachowaniu, jeżeli zwiększają całkowita stabilizację, a niekoniecznie są stabilne indywidualnie.