少了一个氧原子的“断头路”与两夺诺奖的测序祖师爷
1977 年 3月1日 · Sanger 一代测序彩色峰图 (.ab1)
你知道吗？
在3'碳原子上悄悄抠掉一个氧原子，他就让狂奔的DNA聚合酶在每一个碱基路牌前乖乖踩下了急刹车。
当你把挑好的单克隆菌液寄给测序公司，第二天早上在电脑上点开那张红绿蓝黑四色交错的 .ab1 测序峰图时，你看到的依然是弗雷德·桑格（Frederick Sanger）在1977年设计的底层逻辑。在桑格之前，测定一段几十个碱基的序列比登天还难；这位已经因为测定胰岛素氨基酸序列拿过一次诺贝尔化学奖的英国绅士，想出了一个惊世骇俗的“双脱氧链终止法（Dideoxy Chain Termination）”。
DNA聚合酶在合成新链时，必须依靠前一个脱氧核苷酸（dNTP）核糖环3'位置上的羟基（-OH）去进攻下一个核苷酸的磷酸基团，像火车挂钩一样一节节往下连。桑格在反应体系里按百分之一的比例掺入了一种“伪钞”——2',3'-双脱氧核苷酸（ddNTP），它的3'位置上少了一个氧原子，只有一个孤零零的氢（-H）。
一旦聚合酶不小心抓起一颗ddATP装上去，火车挂钩瞬间消失，DNA链当场烂尾终止！于是体系里产生了千万条长度相差仅1个碱基、且末端全部停在A的DNA片段，跑个高分辨率尿素变性胶就能直接从下往上把序列读出来。这一神作让桑格在1980年成为史上唯一两度斩获诺贝尔化学奖的传奇。