在炼金术之后:诺贝尔化学奖获得者100年图说:全彩视图本

第99章 1993年度 凯瑞·B·穆利斯

　　因发明“聚合酶链式反应”法而荣获1993年诺贝尔化学奖

　　1993年10月11日，瑞典皇家科学院决定将1993年诺贝尔化学奖授予美国科学家穆利斯和加拿大科学家史密斯，以表彰他们分别发明的“聚合酶链式反应”法和“寡聚核苷酸基定点诱变”法对现代生物化学和基因工程的贡献。

　　穆利斯（美国，1944～），化学家，1944年生于美国北卡罗莱纳州莱洛伊尔。1966年获乔治亚工学院学士学位，1973年获加利福尼亚大学伯克利分校哲学博士学位。20世纪50年代，霍拉纳博士合成了寡聚核苷酸；同时，他利用合成的寡聚核苷酸、DNA合成酶以及DNA，开发出了DNA扩增方法。该方法简单易行，因此被研究人员广泛使用，包括当时还在校园内进行基础研究的穆利斯。谁也没有想到要改变，但霍拉纳方法一次仅可使DNA扩增1倍，若无法满足需要，则需对扩增后的DNA进行热处理，拆开DNA的双螺旋链；由于热处理后酶会失去活性，因此还要添加新的酶使其反应，使DNA再扩增1倍。

　　如果扩增前的DNA量极少，而需求量又很大，霍拉纳方法就极为不便。此时已在塞托斯（Cetus）公司任职的穆利斯也遇到了同样的问题，并对此产生了思考：霍拉纳方法的缺点就是在热处理后需要加酶，且扩增的数量太少，何不使用一种耐热的酶，使实验反复进行，问题不就解决了吗？

　　1985年，穆利斯发明聚合酶链式反应（Polymerase Chaim Reaction，简称PCR，又称“基因放大”法）。首先，根据待扩DNA片段两端的核苷酸序列，用化学方法合成两个不同的寡聚核苷酸，它们分别与DNA的两条链互补。再将过量的化学合成引物与四种脱氧核糖核酸（dNTP）、DNA聚合酶以及含有待扩增片段的DNA分子混合，经过高温变性（使DNA双链解开）、低温退火（使引物与模板附着）和中温延伸（合成新的DNA片断）三个阶段多次循环。由于新合成的DNA链也能够作为模板，可以使模板DNA的信息以几何级数扩增。一般经过30至35次扩增循环，每一个循环只需要3至10分钟，就可以得到足够数目的DNA片段，使基因放大了数万倍。这是一项用于扩增DNA的技术，反应两小时可使目标DNA扩增106至107倍。

　　PCR法操作简便，初学者略加培训，即可在两周左右完成一些常规的基因扩增实验。PCR创建后，迅速在医学临床、法医鉴定、古生物基因分析和生物工程等方面广泛应用。由于穆利斯发明了上述新的生物学研究方法，对生物学的发展作出了突出贡献，而荣获1993年诺贝尔化学奖。此外，他还获得了日本颁发的45万美元奖金。PCR从20世纪80年代末开始用来扩增特定的DNA片段，它必将是21世纪遗传工程的研究热点。