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桑格-库森法

sanger-Coulson method sanger-Coulson方法

定义：英国生物化学家桑格和库森等人发明的DNA测序法。即使用能在DNA模板链上互补参入却不能延伸的四种双脱氧核苷三磷酸（ddNTP）与正常的四种脱氧核苷三磷酸（dNTP）竞争，合成的互补链可以在任何位置终止，获得长短不一的反应产物，通过电泳分离，从四条泳道上的条带顺序就能读出DNA的序列。是目前DNA测序的首选方法。

学科：生物化学与分子生物学_方法与技术

相关名词：测序技术 脱氧核苷三磷酸 双脱氧核苷三磷酸 凝胶电泳

【延伸阅读】

桑格-库森法是一种被广泛应用的DNA测序技术，也是人类基因组计划使用的主要测序技术。1975年，英国生物化学家弗雷德里克·桑格和库森发明了该技术，桑格因此在1980年第二次获得诺贝尔化学奖。早在1958年，桑格就因破译胰岛素分子的氨基酸排列顺序获得过诺贝尔化学奖。

桑格-库森法的基本原理是以待测DNA分子为模板，利用与待测DNA分子5′端特异性互补配对的引物，通过DNA聚合酶，进行体外DNA合成反应。每一次序列测定由4个独立的反应构成，每个反应体系中含有4种脱氧核苷三磷酸dNTP（dATP，dGTP，dTTP，dCTP）和1种双脱氧核苷三磷酸ddNTP（ddATP，ddGTP，ddTTP，ddCTP）作为底物。在DNA聚合酶的作用下，4种dNTP能够正常参与DNA新链的延伸。但是由于ddNTP缺少了3-OH基团，无法与相邻的dNTP形成磷酸二酯键，因此ddNTP加入到新合成的DNA链后会导致新链终止延伸。最终4个反应体系形成由一系列长度不同、且3′末端都带有一个ddNTP的DNA新链所组成的反应产物混合物。然后再通过凝胶电泳，分离4个反应体系中含有各ddNTP的反应产物。由于反应产物中掺入DNA新链的各ddNTP的位置即为待测DNA分子中各dNTP所处的位置，而且根据反应产物的相对分子量越小，其掺入ddNTP的位置越靠近待测DNA分子5′端的原则，就能够通过依次读取凝胶中的各ddNTP，获得待测DNA分子的碱基排列顺序。

随着检测技术的发展和更新，桑格测序法又与荧光自动检测技术和毛细管电泳技术相结合。毛细管电泳技术的优势是使分离DNA分子的分辨率能够达到一个碱基。在DNA合成反应中，将4种ddNTP标记4种不同的荧光基团，当带有荧光基团的DNA片段通过毛细管末端的激光发射器时，荧光基团发射出特定波长的光，经过探测器和电脑转变为其所对应的核苷酸，即可直接读取DNA的碱基序列。这使DNA测序技术操作更加简便，而且准确度更高，应用也更加广泛。

（延伸阅读作者：东北师范大学生命科学学院 张帆博士）