НУКЛЕАЦИЯ СВОРАЧИВАНИЯ ТРЕТИЧНОЙ СТРУКТУРЫ ГЛОБУЛЯРНЫХ БЕЛКОВ

Финкельштейн А. В., Галзитская О. В., Скугарев А. В.
Институт белка РАН, 142292 Пущино Моск.обл.
Может ли белковая цепь достигнуть своей самой стабильной структуры (глобального минимума свободной энергии) за те минуты, что отпущены на самоорганизацию белка в природе? Или, как постулировал в свое время Левинталь, белковая цепь обречена на пребывание лишь в метастабильном состоянии? С целью ответа на эти вопросы рассматривается кинетика сворачивания гетерополимерной цепи в окрестности точки термодинамического фазового перехода типа "все-или-ничего" между неупорядоченным клубком (начальное состояние цепи) и самой стабильной пространственной структурой (финальное состояние цепи). Доказано существование "быстрых" путей сворачивания - путей, по ходу которых проигрыш конформационной энтропии цепи почти тут же компенсируется выигрышем энергии взаимодействий в цепи. Поэтому типичная белковая цепь способна перебрать "зародыши" всех действительно стабильных пространственных структур и найти самую стабильную из них за время ~exp(N 2/3) нс, т.е. цепь характерного белкового домена, состоящего из N = 100-150 остатков должна достигать своей самой стабильной структуры за секунды или минуты (а вовсе не за ~10100?150 нс, т.е. не за миллиарды миллиардов лет, как полагал Левинталь). Теория дает также возможность выделения "зародышей сворачивания" в трехмерных структурах белков и свидетельствует, что расположение "зародыша" в белке зависит прежде всего от общей формы нативной (самой стабильной) укладки его цепи. Сравнение с опытом показывает довольно высокую точность теоретического выделения зародышей сворачивания белковых глобул.