桑格：發(fā)展“鏈終止法”測定DNA序列

弗雷德里克·桑格是一位英國生物化學(xué)家，曾經(jīng)在1958年及1980年兩度獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，是第四位兩度獲得諾貝爾獎(jiǎng)以及唯一獲得兩次化學(xué)獎(jiǎng)的人。

桑格在1955年將胰島素的氨基酸序列完整地定序出來，同時(shí)證明蛋白質(zhì)具有明確構(gòu)造。他利用自己新發(fā)現(xiàn)的桑格試劑（Sanger's reagent），將胰島素降解成小片段，并與專門水解蛋白質(zhì)的胰蛋白酶混合在一起。再將一部分混合物的樣本置放于濾紙的一面，并利用一種色層分析方法來做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，首先他將一種溶劑從單一方向通過濾紙，同時(shí)又讓電流以相反向通過。

由于不同的蛋白質(zhì)片段有不同的溶解度與電荷，因此在電泳后，這些片段最后會(huì)各自停留在不同的位置，產(chǎn)生特定的圖案。桑格將此圖案稱為“指紋”;不同的蛋白質(zhì)擁有不同的圖案，成為可供辨識(shí)且可重現(xiàn)的特征。之后桑格又將小片段從新組合成氨基酸長鏈，進(jìn)而推導(dǎo)出完整的胰島素結(jié)構(gòu)。因此得出結(jié)論，認(rèn)為胰島素具有特定的氨基酸序列。這項(xiàng)研究使他單獨(dú)獲得了1958年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

1975年時(shí)，桑格發(fā)展出一種稱為鏈終止法（Chain termination method）的技術(shù)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(shù)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(fā)明的技術(shù)比起當(dāng)時(shí)其他方法使用了較不具毒性的材料。主要是先進(jìn)行PCR，利用DNA引子和DNA聚合酶使DNA鏈得以展開復(fù)制，再利用雙去氧核苷酸（Dideoxynucleotides）來終止DNA鏈的合成。實(shí)驗(yàn)會(huì)使不同序列的DNA帶有不同長度，使其得以經(jīng)由電泳來做分析。

這項(xiàng)研究后來成為人類基因組計(jì)劃等研究得以展開的關(guān)鍵之一，并使桑格于1980年再度獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，與桑格合作研究的沃特·吉爾伯特以及另一團(tuán)隊(duì)的保羅·伯格（Paul Berg）也一同獲獎(jiǎng)。第二座諾貝爾獎(jiǎng)使他成為繼瑪莉·居里、萊納斯·鮑林以及約翰·巴丁之后的第四位兩度獲獎(jiǎng)?wù)摺５搅?979年，桑格又與吉爾伯特和伯格一同獲得哥倫比亞大學(xué)的路易莎·格羅斯·霍維茨獎(jiǎng)（Louisa Gross Horwitz Prize）。