蛋白质折叠：吉布斯自由能

蛋白质折叠的基本定律是热力学原理：蛋白质的氨基酸序列决定其天然结构，且天然结构具有最小的吉布斯自由能。如果所有化学问题都能通过量子力学回答，那么对于蛋白质每种可能的构象 X，都应该存在吉布斯自由能公式 G(X) 的量子力学推导。我们应用量子统计推导了这样一个公式。为简化起见，本文仅涵盖单体自折叠球状蛋白。我们指出了该公式的一些直接应用。我们表明该公式能很好地解释观测现象：它对折叠和变性提供了统一的解释；它解释了为何疏水效应是蛋白质折叠的驱动力并阐明了氢键所起的作用；它解释了各种表面积模型的成功与不足。该公式还给出了清晰的折叠动力：Fi(X) = - \nablaxi G(X)。这也提供了一种进行蛋白质结构从头预测的自然方法，即通过牛顿最速下降法最小化 G(X)。