桑格:發展「鏈終止法」測定DNA序列

2020-11-30 科技世界網

弗雷德裡克·桑格（1918年8月13日－2013年11月19日），是一位英國生物化學家，曾經在1958年及1980年兩度獲得諾貝爾化學獎，是第四位兩度獲得諾貝爾獎，以及唯一獲得兩次化學獎的人。

桑格在1955年將胰島素的胺基酸序列完整地定序出來，同時證明蛋白質具有明確構造。他利用自己新發現的桑格試劑（Sanger's reagent），將胰島素降解成小片段，並與專門水解蛋白質的胰蛋白酶混合在一起。再將一部分混合物的樣本置放於濾紙的一面，並利用一種色層分析方法來做進一步的實驗，首先他將一種溶劑從單一方向通過濾紙，同時又讓電流以相反向通過。

由於不同的蛋白質片段有不同的溶解度與電荷，因此在電泳後，這些片段最後會各自停留在不同的位置，產生特定的圖案。桑格將此圖案稱為「指紋」；不同的蛋白質擁有不同的圖案，成為可供辨識且可重現的特徵。之後桑格又將小片段從新組合成胺基酸長鏈，進而推導出完整的胰島素結構。因此得出結論，認為胰島素具有特定的胺基酸序列。這項研究使他單獨獲得了1958年的諾貝爾化學獎。

1975年時，桑格發展出一種稱為鏈終止法（Chain termination method）的技術來測定DNA序列，這種方法也稱做「雙去氧終止法」（Dideoxy termination method）或是「桑格法」。1977年，他利用此技術成功定序出Φ-X174噬菌體（Phage Φ-X174）的基因組序列。這也是首次完整的基因組定序工作。他所發明的技術比起當時其他方法使用了較不具毒性的材料。主要是先進行PCR，利用DNA引子和DNA聚合酶使DNA鏈得以展開複製，再利用雙去氧核苷酸（Dideoxynucleotides）來終止DNA鏈的合成。實驗會使不同序列的DNA帶有不同長度，使其得以經由電泳來做分析。

這項研究後來成為人類基因組計劃等研究得以展開的關鍵之一，並使桑格於1980年再度獲得諾貝爾化學獎，與桑格合作研究的沃特·吉爾伯特，以及另一團隊的保羅·伯格（Paul Berg）也一同獲獎。第二座諾貝爾獎使他成為繼瑪莉·居裡、萊納斯·鮑林，以及約翰·巴丁之後的第四位兩度獲獎者。到了1979年，桑格又與吉爾伯特和伯格一同獲得哥倫比亞大學的路易莎·格羅斯·霍維茨獎（Louisa Gross Horwitz Prize）。（如需轉載，請註明來源自科技世界網）

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