桑格:唯一得了兩次諾貝爾化學獎的人

【科學史上的今天】10/15——史上唯一兩次諾貝爾化學獎得主

Frederick Sanger

桑格。圖片來源:Wikipedia

1980 年 10 月 15 日,諾貝爾獎宣布化學獎的得主,英國的生物化學家桑格(Frederick Sanger, 1918-2013)成為史上唯一獲得兩次諾貝爾化學獎的人。他兩次得獎都是因為發明定序法,提供了探究生命秘密的有效工具。

第一項是蛋白質定序法。構成生物體的分子中,蛋白質可說是最主要卻也是複雜的分子。它負責執行絕大部分的功能,但對於它的結構,科學家只是一知半解。桑格花了近十年的時間,才找出方法將蛋白質降解成小片段,再予以分離、拼湊出構成蛋白質的胺基酸序列。最後終於在 1955 年完整定出胰島素的胺基酸序列,並證明不同蛋白質各有明確而獨特的化學結構,因而於 1958 年首度獲頒諾貝爾化學獎。

第二項則是 DNA 定序法。長久以來,我們就知道 DNA 攜帶了遺傳基因,但即使華生與克里克於 1953 年發現 DNA 的雙螺旋結構,科學家仍不知構成基因密碼的序列是什麼。

1975 年,桑格在 DNA 的複製過程中加入四種不同的雙去氧鹼基,因為它們會分別與複製模板上的 A、T、G、C 結合而阻礙複製的 DNA 長鏈繼續增長,結果便會獲致許多長短不一的 DNA 片段。(想像你複製一首歌詞,因為病毒作祟,每次複製中途都可能因為病毒卡進來而中斷,如果複製次數夠多,你就會分別得到只有頭一個字、前兩個字、前三字、……等等不同長度的歌詞,而最後都卡著某種病毒。)

再將這些 DNA 片段放在裝了特殊凝膠的板子上,施加電場,就會促使它們開始「電泳」;因為短片段游得比長片段快,過一定時間後所有 DNA 片段就會區隔開來;遊得遠的就是越短的片段,代表的就是愈前面的 DNA 序列,而我們可以根據它所帶的雙去氧鹼基類別,得知此片段最後的字母是 A、T、G、或 C,再將它們由遠而近依序排列,就可以得出完整的 DNA 序列。

桑格就因為發明如此巧妙又好用的 DNA 定序法而再次獲頒諾貝爾化學獎。後來的人類基因組計畫也是以此「桑格法」為基礎才得以展開。他退休後成立的「桑格研究院」至今仍是全球最主要的基因組研究中心之一。

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。


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關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。

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