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大智若愚的科学大师-桑格博士

已有 6346 次阅读 2009-5-15 15:49 |个人分类:游学感想|系统分类:人物纪事|关键词:科学大师| 科学大师

在近代生命科学的历史上,以科学大师身份的学者中,论起为人谦逊的品格和执着的精神,桑格博士是其中少有的几位楷模,以他自已的话来说,自已不过是个学习成绩平平的学生因为家境富有才得以进了剑桥大学读书,当1943年他在完成博士学位后,本来并不够优秀出众到能留到剑桥继续研究工作,可是时值世界第二次大战正在烧遍欧洲,英国也不能幸免于纳粹德国的轰炸,很多优秀青年都投身军涯,舍身报国去了,因为缺人,他才得以在剑桥大学的生化实验室里留下来从事生物化学研究。




桑格在1955年将胰岛素的氨基酸序列完整地定序出来,同时证明蛋白质具有明确构造。他利用自己新发现的桑格试剂(Sanger's reagent),也就是2,4-二硝基氟苯(2,4-dinitrofluorobenzene)将胰岛素降解成小片段,并与专门水解蛋白质的胰蛋白酶混合在一起。再将一部分混合物的 样本置放于滤纸的一面,并利用一种色层分析方法来做进一步的实验,首先他将一种溶剂从单一方向通过滤纸,同时又让电流以相反向通过。由于不同的蛋白质片段有不同的溶解度与电荷,因此在电泳后,这些片段最后会各自停留在不同的位置,产生特定的图案。桑格将此图案称为“指纹 ”(fingerprints);不同的蛋白质拥有不同的图案,成为可供辨识且可重现的特征。之后桑格又将小片段从新组合成氨基酸长链,进而推导出完整的胰岛素结构。因此得出结论,认为胰岛素具有特定的氨基酸序列。这项研究使他单独获得了1958年的诺贝尔化学奖。


60年代后他致力于核糖核酸(RNA)和(脱氧核糖核酸)DNA的结构研究,利用酶解图谱法确定了RNA中各种碱基的排列顺序和DNA中核甙酸的排列顺序,所以1980年再度获诺贝尔化学奖。


桑格双脱氧测序法的原理即用双脱氧核苷酸作为链终止试剂,通过聚合酶的引物延伸产生一系列大小不同的分子后再进行分离的方法。测序引物与单 链DNA模板分子结合后,DNA聚合酶用dNTP延伸引物。延伸反应分四组进行,每一组分别用四种ddNTP中的一种来进行终止,再用PAGE分析四组样 品。双脱氧核苷酸在脱氧核糖上没有聚合酶延伸链所需要的3’-OH基团,所以可被用作链终止试剂。从得到的PAGE胶上可以读出我们需要的序列。以该法为基础,后来对它进行了许多改进,使之更适合实际操作,为后来的大规模测序提供了技术支持,其中一个重要改进是利用单链DNA噬 菌体载体将随机打断的DNA片断分别测序,在拼成完整DNA。


桑格博士一生在科研上兢兢业业,专心执着,作为一名得过2次诺贝尔化学奖的大科学家,他一生总共只发表了80余篇科学论文,这和我们今天许多大牌教授们动扯上好几百篇论文比较真是形相见绌!桑格的DNA双脱氧测序技术比当时的另一对测序技术的发明者Allan Maxam and Walter Gilbert发明的DNA化学方法不仅早了两年,而且在实际测序中优点非常明显,最终桑格的DNA测序法成了第一代测序的主流技术。


桑格的双脱氧测序技术是今天大规模基因组测序的基础。DNA测序,测定组成人类染色体30亿对碱基的宏大工程,是人类基因组计划最大的挑战。 达到这个目标将帮助我们揭示人体两万多个基因的秘密。基因组序列图谱将成为21世纪的科学家探索人类生物学和其他更加复杂的现象的有力工具。


为纪念两次诺贝尔奖获得者桑格博士的杰出贡献,英国威康信托(WellcomeTrust)和 英国医学研究委员会MRC于1993年共同组建了桑格研究所(Sanger Institute)现在该所已经成为全球最大和科研最领先的基因组研究中心(另一为MIT的Broad Institute). 另外提及一下,英国剑桥MRC分子生物学实验室的固定研究人员只有69人,获诺贝尔奖的却高达8人次(获奖率12%)这是全世界生物学实验室中获得诺贝尔奖密度最高的。



       (位于剑桥大学的 Sanger Institute)


桑格Sanger)博士虽然自认为自已不过是个学习成绩平平,从事普通研究工作,其实正是他这种谦逊的品格和他在科学上执着的精神才造就了他成为一名在一生中得过两次诺贝尔奖的传奇性的科学大师级的人物,他的人生充分体现了中国成语里的大智若愚的形像。在今天中国科技界浮躁的生态环境中,桑格博士真是一位难得的学习榜样!



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