Введение
Британский биохимик Фредерик Сэнгер (13 августа 1918 – 19 ноября 2013) – британский биохимик, дважды лауреат Нобелевской премии по химии. Он был удостоен Нобелевской премии по химии 1958 года за определение аминокислотной последовательности инсулина и многих других белков, продемонстрировав, что каждый из них обладает уникальной и чётко определённой структурой; это стало основополагающим открытием для центральной догмы молекулярной биологии. В недавно построенной Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже он разработал и впоследствии усовершенствовал первую технику секвенирования ДНК, что значительно расширило возможности проведения экспериментов в молекулярной биологии и до сих пор широко используется. Это достижение принесло ему Нобелевскую премию по химии 1980 года, которой он разделил с Уолтером Гилбертом и Полом Бергом. Он один из немногих – всего трое – людей, получивших несколько Нобелевских премий в одной и той же области (наряду с Джоном Бардином в физике и Карлом Барри Шарплессом в химии), и один из пяти человек, удостоенных двух Нобелевских премий.
Frederick Sanger ('/s//æ//ŋ//ər/; 13 August 1918 – 19 November 2013) was a British biochemist who received the Nobel Prize in Chemistry twice. He won the 1958 Chemistry Prize for determining the amino acid sequence of insulin and numerous other proteins, demonstrating in the process that each had a unique, definite structure; this was a foundational discovery for the central dogma of molecular biology. At the newly constructed Laboratory of Molecular Biology in Cambridge, he developed and subsequently refined the first ever DNA sequencing technique, which vastly expanded the number of feasible experiments in molecular biology and remains in widespread use today. The breakthrough earned him the 1980 Nobel Prize in Chemistry, which he shared with Walter Gilbert and Paul Berg. He is one of only three people to have won multiple Nobel Prizes in the same category (the others being John Bardeen in physics and Karl Barry Sharpless in chemistry), and one of five persons with two Nobel Prizes.
Ранние годы и образование
Фредерик Сэнгер родился 13 августа 1918 года в Рендкомбе, небольшой деревне в Глостершире, Англия, вторым сыном Фредерика Сэнгера, врача общей практики, и его жены, Сисли Сэнгер (урождённой Крудсон). Он был одним из трех детей. Его брат Теодор был старше его всего на год, а сестра Мэй (Мэри) была младше на пять лет. Его отец работал англиканским медицинским миссионером в Китае, но вернулся в Англию из-за болезни. В 1916 году он женился на Сисли, которая была на четыре года моложе. Отец Сэнгера вскоре после рождения двух сыновей обратился в квакерство и воспитал детей в духе этой веры. Мать Сэнгера была дочерью состоятельного производителя хлопка, имела квакерские корни, но сама квакером не являлась. В 1935 году, перед поступлением в колледж, Сангер был отправлен по обмену в школу Шлосс Салем в южной Германии. В школе уделялось большое внимание спорту, что позволило Сэнгеру значительно опередить других студентов в освоении учебной программы. Он был потрясен, узнав, что каждый день начинался с чтения «Майн Кампф» Гитлера, за которым следовал приветствие «Зиг Хайл». В 1936 году Сангер поступил в колледж Сент-Джонс в Кембридже для изучения естественных наук. Его отец также учился в этом колледже. В первой части Трипоса он изучал физику, химию, биохимию и математику, но испытывал трудности с физикой и математикой. Многие другие студенты имели более прочную математическую подготовку. На втором курсе он заменил физику физиологией. Получение первой части заняло у него три года. Во второй части он изучал биохимию и получил диплом с отличием первого класса. Биохимия была относительно новым отделом, основанным Гоулендом Хопкинсом, с энтузиастами-преподавателями, среди которых были Малкольм Диксон, Джозеф Нидхэм и Эрнест Болдуин. В соответствии с Законом о военной подготовке 1939 года он был предварительно зарегистрирован как пацифист, а затем, в соответствии с Законом о национальной службе (вооруженных силах) 1939 года, получил полное освобождение от военной службы по решению трибунала. В это время он проходил обучение социальной работе в квакерском центре Спайслендс в Девоне и некоторое время работал санитаром в больнице, а также занимался более практической проблемой, связанной с азотом в картофеле. Его диссертация называлась «Метаболизм аминокислоты лизина в организме животного». Его экзаменовали Чарльз Харрингтон и Альберт Чарльз Чибналл, и он получил докторскую степень в 1943 году. Чибналл уже проводил исследования аминокислотного состава инсулина крупного рогатого скота и предложил Сэнгеру изучить аминогруппы в белке. Инсулин можно было приобрести в аптечной сети Boots и был одним из немногих белков, доступных в чистом виде. До этого момента Сангер финансировал себя самостоятельно. В группе Чибналла он первоначально получал поддержку от Медицинского исследовательского совета, а затем, с 1944 по 1951 год, – стипендию Бейта для медицинских исследований. До этого широко считалось, что белки имеют аморфную структуру. Определяя эти последовательности, Сангер доказал, что белки обладают определенным химическим составом. Затем он частично гидролизовал инсулин до коротких пептидов либо соляной кислотой, либо с помощью фермента, такого как трипсин. Смесь пептидов была разделена в двух измерениях на листе фильтровальной бумаги: сначала электрофорезом в одном измерении, а затем, перпендикулярно ему, хроматографией в другом. Различные пептидные фрагменты инсулина, обнаруженные с помощью нингидрина, перемещались в разные положения на бумаге, создавая характерный рисунок, который Сангер назвал «отпечатками пальцев». Пептид с N-конца можно было идентифицировать по желтому цвету, который придавала метка FDNB, а идентичность меченой аминокислоты на конце пептида определялась полным кислотным гидролизом и установлением, какая динитрофениламинокислота там присутствовала. Главный вывод Сэнгера заключался в том, что две полипептидные цепи белка инсулина имеют точные аминокислотные последовательности и, следовательно, каждый белок имеет уникальную последовательность. Это достижение принесло ему первую Нобелевскую премию по химии в 1958 году. Это открытие имело решающее значение для последующей гипотезы последовательности Фрэнсиса Крика и разработки представлений о том, как ДНК кодирует белки.
Секвенирование РНК
С 1951 года Сангер состоял в штате внештатных сотрудников Медицинского исследовательского совета. Он проиграл гонку за первенство в секвенировании молекулы тРНК группе под руководством Роберта Холли из Корнелльского университета, который в 1965 году опубликовал последовательность 77 рибонуклеотидов тРНК аланина из Saccharomyces cerevisiae. К 1967 году группа Сэнгера определила нуклеотидную последовательность 5S рибосомной РНК из Escherichia coli, небольшой РНК, состоящей из 120 нуклеотидов.
Секвенирование ДНК
Затем Сэнгер переключился на секвенирование ДНК, что требовало совершенно иного подхода. Он исследовал различные способы использования ДНК-полимеразы I из *E. coli* для копирования одноцепочечной ДНК. В 1975 году, совместно с Аланом Коулсоном, он опубликовал методику секвенирования с использованием ДНК-полимеразы и радиоактивно меченных нуклеотидов, которую он назвал методом "Плюс и Минус". Этот метод включал два тесно связанных подхода, генерирующих короткие олигонуклеотиды с определенными 3'-концами. Их можно было разделить с помощью электрофореза в полиакриламидном геле и визуализировать с использованием авторадиографии. Эта процедура позволяла секвенировать до 80 нуклеотидов за один проход и была значительным улучшением по сравнению с предыдущими методами, хотя все еще оставалась весьма трудоемкой. Тем не менее, его группе удалось секвенировать большую часть из 5386 нуклеотидов одноцепочечного бактериофага φX174. Это был первый полностью секвенированный геном, основанный на ДНК. К их удивлению, они обнаружили, что кодирующие области некоторых генов перекрываются. Этот новый метод был использован Сэнгером и его коллегами для секвенирования митохондриальной ДНК человека (16 569 пар оснований) и бактериофага λ (48 502 пары оснований). В конечном итоге метод дидезокси был использован для секвенирования всего генома человека.
Аспиранты
В течение своей карьеры Сангер руководил более чем десятью аспирантами, двое из которых впоследствии также получили Нобелевские премии. Его первым аспирантом был Родни Портер, который присоединился к исследовательской группе в 1947 году. Элизабет Блэкберн проходила обучение в докторантуре в лаборатории Сангера с 1971 по 1974 год. В 2009 году она разделила Нобелевскую премию по физиологии и медицине с Кэрол У. Грейдер и Джеком У. Шостаком за их работы о теломерах и теломеразе.
Правило Сангера
Каждый раз, когда происходит технический прогресс, который в два-три раза или более повышает эффективность, точность и снижает стоимость, открывается целый спектр возможностей для экспериментов. Это правило не следует путать с правилом Теренса Сэнгера, которое связано с правилом Оя.
Глобальная политика
Он был одним из подписантов соглашения о созыве конвента для разработки всемирной конституции. В результате, впервые в истории человечества, Всемирная Учредительная Ассамблея была созвана для разработки и принятия Конституции Федерации Земли.
Избранные публикации
Согласно базе данных Института научной информации (ISI), к октябрю 2010 года эта статья была цитирована более 64 000 раз.