La paradoja de Levinthal es un experimento mental , que también constituye una autorreferencia en la teoría del plegamiento de proteínas . En 1969, Cyrus Levinthal señaló que, debido al gran número de grados de libertad en una cadena polipeptídica desplegada , la molécula tiene un número astronómico de posibles conformaciones. Se hizo una estimación de 10 300 en uno de sus artículos [1] (a menudo citado incorrectamente como el artículo de 1968 [2] ). Por ejemplo, un polipéptido de 100 residuos tendrá 99 enlaces peptídicos y, por lo tanto, 198 phi y psi diferentesángulos de enlace. Si cada uno de estos ángulos de enlace puede estar en una de las tres conformaciones estables, la proteína puede plegarse incorrectamente en un máximo de 3 198 conformaciones diferentes (incluida cualquier posible redundancia de plegado). Por lo tanto, si una proteína lograra su configuración correctamente plegada muestreando secuencialmente todas las conformaciones posibles, necesitaría un tiempo mayor que la edad del universo para llegar a su conformación nativa correcta. Esto es cierto incluso si las conformaciones se muestrean a velocidades rápidas ( nanosegundos o picosegundos ). La "paradoja" es que la mayoría de las proteínas pequeñas se pliegan espontáneamente en una escala de tiempo de milisegundos o incluso microsegundos. La solución a esta paradoja se ha establecido mediante enfoques computacionales para la predicción de la estructura de proteínas . [3]
El propio Levinthal era consciente de que las proteínas se pliegan espontáneamente y en escalas de tiempo cortas. Sugirió que la paradoja se puede resolver si "el plegamiento de proteínas se acelera y se guía por la formación rápida de interacciones locales que luego determinan el plegamiento adicional del péptido; esto sugiere secuencias de aminoácidos locales que forman interacciones estables y sirven como puntos de nucleación en el proceso de plegado ". [4] De hecho, los intermedios de plegamiento de proteínas y los estados de transición parcialmente plegados se detectaron experimentalmente, lo que explica el plegado rápido de proteínas . Esto también se describe como plegamiento de proteínas dirigido dentro de paisajes energéticos en forma de embudo . [5] [6] [7] Algunos enfoques computacionales para la predicción de la estructura de proteínas han buscado identificar y simular el mecanismo de plegamiento de proteínas. [8]
Levinthal también sugirió que la estructura nativa podría tener una energía más alta, si la energía más baja no fuera cinéticamente accesible. Una analogía es una roca que cae por una ladera que se aloja en un barranco en lugar de llegar a la base. [9]
Explicaciones sugeridas
- Según Edward Trifonov e Igor Berezovsky, las proteínas se pliegan por subunidades (módulos) del tamaño de 25-30 aminoácidos. [10]
Ver también
- Chaperona : proteínas que ayudan a otras proteínas a plegarse o desplegarse
- Embudo plegable
- El dogma de Anfinsen
Referencias
- ^ Levinthal, Cyrus (1969). "Cómo doblar con gracia" . Espectroscopía Mossbauer en sistemas biológicos: Actas de una reunión celebrada en Allerton House, Monticello, Illinois : 22-24. Archivado desde el original el 7 de octubre de 2010.
- ^ Levinthal, Cyrus (1968). "¿Existen vías para el plegamiento de proteínas?" (PDF) . Journal de Chimie Physique y de Physico-Chimie Biologique . 65 : 44–45. Archivado desde el original (PDF) el 2009-09-02.
- ^ Zwanzig R, Szabo A, Bagchi B (1 de enero de 1992). "Paradoja de Levinthal" . Proc Natl Acad Sci USA . 89 (1): 20-22. doi : 10.1073 / pnas.89.1.20 . PMC 48166 . PMID 1729690 .
- ^ Rooman, Marianne Rooman; Yves Dehouck; Jean Marc Kwasigroch; Christophe Biot; Dimitri Gilis (2002). "¿Qué tiene de paradójico la paradoja de Levinthal?" (PDF) . Revista de Estructura y Dinámica Biomolecular . 20 (3): 327–329. doi : 10.1080 / 07391102.2002.10506850 . PMID 12437370 .[ enlace muerto permanente ]
- ^ Dill K; HS Chan (1997). "De Levinthal a las vías de los embudos". Nat. Struct. Biol . 4 (1): 10-19. doi : 10.1038 / nsb0197-10 . PMID 8989315 .
- ^ Durup, Jean (1998). "Sobre la" paradoja de Levinthal "y la teoría del plegamiento de proteínas". Revista de estructura molecular . 424 (1–2): 157–169. doi : 10.1016 / S0166-1280 (97) 00238-8 .
- ^ s˘Ali, Andrej; Shakhnovich, Eugene; Karplus, Martin (1994). "¿Cómo se pliega una proteína?" (PDF) . Naturaleza . 369 (6477): 248-251. doi : 10.1038 / 369248a0 . PMID 7710478 .[ enlace muerto permanente ]
- ^ Karplus, Martin (1997). "La paradoja de Levinthal: ayer y hoy" . Plegado y Diseño . 2 (4): S69 – S75. doi : 10.1016 / S1359-0278 (97) 00067-9 . PMID 9269572 .
- ^ Hunter, Philip (2006). "En el redil" . Rep . EMBO 7 (3): 249–252. doi : 10.1038 / sj.embor.7400655 . PMC 1456894 . PMID 16607393 .
- ^ Berezovsky, Igor N .; Trifonov, Edward N. (2002). "Estructura de pliegue de bucle de proteínas: resolución de la paradoja de Levinthal" (PDF) . Revista de Estructura y Dinámica Biomolecular . 20 (1): 5–6. doi : 10.1080 / 07391102.2002.10506817 . ISSN 0739-1102 . PMID 12144347 . Archivado desde el original (PDF) el 12 de febrero de 2005.
enlaces externos
- http://www-wales.ch.cam.ac.uk/~mark/levinthal/levinthal.html
- https://www.wired.com/wired/archive/9.07/blue_pr.html
- https://web.archive.org/web/20041011182039/http://www.sdsc.edu/~nair/levinthal.html