核糖核酸酶牛胰 RNase A 的折叠复性：安芬森热力学假说与一维序列的宿命
1965 年 6月22日 · 结晶牛胰核糖核酸酶 A（RNase A）、8 M 尿素变性液、β-巯基乙醇还原剂与比色透析袋
你知道吗？
哪怕用尿素和强还原剂把蛋白质撕扯成毫无尊严的线性乱麻，只要洗净尘埃，氨基酸之间的分子热力学引力，就会像星辰归位般将它精准折叠回原生王座。
蛋白质那复杂如迷宫般的三维立体空间构象，到底是谁在暗中指引它折叠的？它需要神秘的外力干预，还是早已被上天刻进了基因的宿命里？1960 年代初，美国国立卫生研究院（NIH）的克里斯蒂安·安芬森（Christian Anfinsen）用一根小小的试管和最简单的化学试剂，给出了现代生物物理学最震撼的判决。
他选用了极度皮实耐造的小分子模型——含有 124 个氨基酸和 4 对二硫键的牛胰核糖核酸酶 A（RNase A）。安芬森往酶液中加入高浓度 8 M 尿素破坏全部氢键与疏水堆叠，再倒入过量的 β-巯基乙醇强行还原切断 4 对二硫键，酶的特异吸收峰消失，水解 RNA 的催化活性跌落至零，变成了完全没有固定构象的软面条多肽链！
如果这 8 个半胱氨酸随机乱配，产生正确 4 对二硫键的概率仅为 rac{1}{7 imes 5 imes 3 imes 1} = rac{1}{105}（不足 1%）。随后，安芬森把这锅汤装进透析袋，在微弱空气氧气下慢慢透析去除尿素和还原剂——奇迹发生了：酶的活性自发恢复到了惊人的 95% 以上，二硫键严丝合缝归位！ 这一壮举确立了著名的“安芬森热力学假说（Anfinsen's Dogma）”：原生三维结构处于吉布斯自由能的绝对最低点，蛋白质的一级氨基酸序列本身，就蕴含了折叠成正确三维结构所需的全部信息（1972年诺贝尔化学奖）！
这也是六十年后 AlphaFold 能够仅凭一维序列预测三维结构的终极物理基石。