वैज्ञानिक अनुसंधान सबसे रोचक और पुरस्कृत व्यवसायों में से एक है।
Frederick Sanger एक ब्रिटिश बायोकेमिस्ट थे जिन्होंने रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार दो बार जीता, जो एक ही श्रेणी में ऐसा करने वाले केवल दो लोगों में से एक हैं, दूसरे व्यक्ति John Bardeen हैं जिन्हें भौतिकी में मिला, कुल चार व्यक्तियों में से चौथे जिन्हें दो नोबेल पुरस्कार मिले, और विज्ञान में दो नोबेल पुरस्कार वाले कुल व्यक्तियों में से तीसरे। 1958 में, उन्हें रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया "प्रोटीन की संरचना पर, विशेष रूप से इंसुलिन की संरचना पर उनके काम के लिए"। 1980 में, Walter Gilbert और Sanger ने रसायन विज्ञान का आधा पुरस्कार साझा किया "न्यूक्लिक एसिड में आधार अनुक्रमों के निर्धारण के बारे में उनके योगदान के लिए"। दूसरा आधा Paul Berg को दिया गया "न्यूक्लिक एसिड के जैव रसायन में उनके मौलिक अध्ययन के लिए, पुनर्योगज DNA के संबंध में विशेष ध्यान के साथ"।
प्रारंभिक जीवन और शिक्षा
Frederick Sanger का जन्म 13 अगस्त 1918 को Rendcomb में हुआ था, जो Gloucestershire, England का एक छोटा सा गाँव है, Frederick Sanger का दूसरा पुत्र था, जो एक सामान्य चिकित्सक थे, और उनकी पत्नी, Cicely Sanger née Crewdson। वह तीन बच्चों में से एक था। उसका भाई, Theodore, केवल एक साल बड़ा था, जबकि उसकी बहन May Mary पाँच साल छोटी थी। उसके पिता ने China में एक Anglican चिकित्सा मिशनरी के रूप में काम किया था लेकिन खराब स्वास्थ्य के कारण England लौट आए। वह 1916 में 40 साल का था जब उसने Cicely से विवाह किया जो चार साल छोटी थी। Sanger के पिता ने अपने दोनों पुत्रों के जन्म के तुरंत बाद Quakerism में परिवर्तित हो गए और बच्चों को Quakers के रूप में पाला। Sanger की माता एक समृद्ध कपास निर्माता की बेटी थी और उसका Quaker पृष्ठभूमि था, लेकिन वह एक Quaker नहीं थी।
जब Sanger लगभग पाँच साल का था तो परिवार Warwickshire में Tanworth-in-Arden के छोटे से गाँव चला गया। परिवार काफी समृद्ध था और बच्चों को पढ़ाने के लिए एक गवर्नेस नियुक्त करता था। 1927 में, नौ साल की उम्र में, उसे the Downs School भेजा गया, जो Malvern के पास Quakers द्वारा चलाया जाने वाला एक आवासीय तैयारी स्कूल था। उसका भाई Theo उसी स्कूल में उसके एक साल आगे था। 1932 में, 14 साल की उम्र में, उसे हाल ही में स्थापित Bryanston School को Dorset में भेजा गया। इसमें Dalton प्रणाली का उपयोग किया जाता था और अधिक उदार शासन था जिसे Sanger बहुत पसंद करता था। स्कूल में उसे उसके शिक्षक पसंद थे और विशेष रूप से वैज्ञानिक विषयों में रुचि थी। अपना School Certificate एक साल पहले पूरा करने में सक्षम होने के कारण, जिसके लिए उसे सात क्रेडिट दिए गए, Sanger अपने स्कूल के आखिरी साल का अधिकांश समय अपने रसायन विज्ञान मास्टर, Geoffrey Ordish के साथ प्रयोगशाला में प्रयोग करने में बिताने में सक्षम था, जिन्होंने मूल रूप से Cambridge University में अध्ययन किया था और Cavendish Laboratory में एक शोधकर्ता थे। Ordish के साथ काम करना किताबों का अध्ययन करने से एक ताज़ा बदलाव था और Sanger में वैज्ञानिक कैरियर आगे बढ़ाने की इच्छा जाग गई।
1936 में Sanger St John's College, Cambridge गए प्राकृतिक विज्ञान का अध्ययन करने के लिए। उसके पिता ने उसी कॉलेज में भाग लिया था। अपने Tripos के Part I के लिए उसने भौतिकी, रसायन विज्ञान, जैव रसायन और गणित में पाठ्यक्रम लिए लेकिन भौतिकी और गणित में संघर्ष किया। अन्य कई छात्रों ने स्कूल में अधिक गणित का अध्ययन किया था। अपने दूसरे वर्ष में उसने भौतिकी को शरीरविज्ञान से बदल दिया। उसे अपने Part I को प्राप्त करने में तीन साल लगे। अपने Part II के लिए उसने जैव रसायन का अध्ययन किया और प्रथम श्रेणी सम्मान प्राप्त किया। जैव रसायन एक अपेक्षाकृत नया विभाग था जिसकी स्थापना Gowland Hopkins द्वारा की गई थी जिसमें Malcolm Dixon, Joseph Needham और Ernest Baldwin जैसे उत्साही व्याख्याता थे।
Cambridge में अपने पहले दो वर्षों के दौरान उसके दोनों माता-पिता कैंसर से मर गए। उसके पिता 60 साल के थे और उसकी माता 58 साल की थी। एक स्नातक के रूप में Sanger के विश्वास को उसके Quaker पालन-पोषण द्वारा दृढ़ता से प्रभावित किया गया था। वह एक शांतिवादी था और the Peace Pledge Union का सदस्य था। यह the Cambridge Scientists Anti-War Group के साथ उसके जुड़ाव के माध्यम से था कि वह अपनी भविष्य की पत्नी, Joan Howe से मिला, जो Newnham College में अर्थशास्त्र का अध्ययन कर रहा था। वे अपने Part II परीक्षाओं के लिए अध्ययन करते समय एक दूसरे को आकर्षण से जानते थे और दिसंबर 1940 में स्नातक होने के बाद विवाह किया। Sanger, हालांकि अपने धार्मिक पालन-पोषण से लाभान्वित और प्रभावित था, लेकिन बाद में अपने Quaker संबंधित तरीकों को खोना शुरू कर दिया। वह दुनिया को एक अधिक वैज्ञानिक दृष्टिकोण से देखने लगा, और उसके अनुसंधान और वैज्ञानिक विकास के साथ वह धीरे-धीरे उस आस्था से दूर होता गया जिसके साथ वह बड़ा हुआ था। वह धार्मिक के लिए सम्मान के अलावा कुछ नहीं रखता है और कहता है कि उसने इससे दो चीजें लीं, सत्य और सभी जीवन के प्रति सम्मान। the Military Training Act 1939 के तहत उसे एक आपत्तिजनक अभिनेता के रूप में प्रावधानिक रूप से पंजीकृत किया गया था, और फिर से the National Service Armed Forces Act 1939 के तहत, एक न्यायाधिकरण द्वारा सैन्य सेवा से बिना शर्त छूट दी गई थी। इस बीच उसने the Quaker centre, Spicelands, Devon में सामाजिक राहत कार्य में प्रशिक्षण लिया और एक अस्पताल परिचारक के रूप में संक्षेप में काम किया।
Sanger ने October 1940 में N.W. "Bill" Pirie के तहत PhD के लिए अध्ययन करना शुरू किया। उसकी परियोजना यह जांचना थी कि क्या घास से खाद्य प्रोटीन प्राप्त किया जा सकता है। महीने भर से कम समय के बाद Pirie विभाग से चले गए और Albert Neuberger उसके सलाहकार बन गए। Sanger ने अपनी अनुसंधान परियोजना को lysine के चयापचय का अध्ययन करने के लिए बदल दिया और आलू के नाइट्रोजन से संबंधित अधिक व्यावहारिक समस्या। उसके थीसिस का शीर्षक था, "पशु शरीर में amino acid lysine का चयापचय"। उसकी परीक्षा Charles Harington और Albert Charles Chibnall द्वारा की गई थी और उसे 1943 में डॉक्टरेट की डिग्री दी गई थी।
अनुसंधान और कैरियर
इंसुलिन का अनुक्रमण
Neuberger London में National Institute for Medical Research में चले गए, लेकिन Sanger Cambridge में रहा और 1943 में Charles Chibnall के समूह में शामिल हुआ, जो एक प्रोटीन रसायनज्ञ थे जिन्होंने हाल ही में the Department of Biochemistry में एक कुर्सी ली थी। Chibnall ने पहले से ही गोजातीय इंसुलिन की amino acid संरचना पर कुछ काम कर दिया था और सुझाव दिया कि Sanger प्रोटीन में amino समूहों को देखे। इंसुलिन को फार्मेसी चेन Boots से खरीदा जा सकता था और यह बहुत ही कम प्रोटीन में से एक था जो शुद्ध रूप में उपलब्ध थे। इस समय तक Sanger अपने आप को निधि प्रदान कर रहा था। Chibnall के समूह में उसे शुरुआत में Medical Research Council द्वारा समर्थित किया गया था और फिर 1944 से 1951 तक a Beit Memorial Fellowship for Medical Research द्वारा।
Sanger की पहली सफलता गोजातीय इंसुलिन के दो polypeptide श्रृंखलाओं A और B के पूर्ण amino acid अनुक्रम को क्रमशः 1952 और 1951 में निर्धारित करना थी। इससे पहले यह व्यापक रूप से माना जाता था कि प्रोटीन कुछ हद तक अव्यक्त थे। इन अनुक्रमों को निर्धारित करके, Sanger ने साबित किया कि प्रोटीन में एक निश्चित रासायनिक संरचना होती है।
इस बिंदु पर पहुंचने के लिए, Sanger ने Richard Laurence Millington Synge और Archer John Porter Martin द्वारा पहले विकसित एक partition chromatography विधि को परिष्कृत किया, जो ऊन में amino acids की संरचना निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। Sanger ने एक रासायनिक अभिकारक 1-fluoro-2,4-dinitrobenzene का उपयोग किया, जिसे अब Sanger's reagent, fluorodinitrobenzene, FDNB या DNFB के रूप में भी जाना जाता है, जो Cambridge University में Chemistry Department में Bernhard Charles Saunders द्वारा जहरीले गैस अनुसंधान से प्राप्त था। Sanger's reagent polypeptide श्रृंखला के एक अंत में N-terminal amino समूह को लेबल करने में प्रभावी साबित हुआ। उसने फिर इंसुलिन को आंशिक रूप से संक्षिप्त peptides में हाइड्रोलाइज़ किया, या तो हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ या trypsin जैसे एंजाइम का उपयोग करके। peptides का मिश्रण फिल्टर पेपर की एक शीट पर दो आयामों में अलग किया गया था, पहले एक आयाम में electrophoresis द्वारा और फिर, उसके लंबवत, दूसरे में chromatography द्वारा। इंसुलिन के विभिन्न peptide अंश, ninhydrin के साथ पता लगाए गए, कागज पर विभिन्न स्थानों पर चले गए, एक अलग पैटर्न बनाते हैं कि Sanger ने "fingerprints" कहा। N-terminus से peptide को FDNB लेबल द्वारा दिया गया पीला रंग द्वारा मान्यता दी जा सकती थी और peptide के अंत में लेबल किए गए amino acid की पहचान पूर्ण एसिड हाइड्रोलिसिस द्वारा की जा सकती थी और यह खोजने से कि कौन सा dinitrophenyl-amino acid वहां था।
इस प्रकार की प्रक्रिया को दोहराकर Sanger प्रारंभिक आंशिक हाइड्रोलिसिस के लिए विभिन्न विधियों का उपयोग करके उत्पन्न किए गए कई peptides के अनुक्रमों को निर्धारित करने में सक्षम था। इन्हें फिर लंबे अनुक्रमों में जोड़ा जा सकता था ताकि इंसुलिन की पूर्ण संरचना को निकाला जा सके। अंत में, क्योंकि A और B श्रृंखलाएं तीन लिंकिंग disulfide बंधन (दो अंतःश्रृंखला, एक अंतःश्रृंखला A पर) के बिना शारीरिक रूप से निष्क्रिय हैं, Sanger और सहकर्मियों ने 1955 में उनके असाइनमेंट का निर्धारण किया। Sanger के मुख्य निष्कर्ष यह थे कि प्रोटीन इंसुलिन की दो polypeptide श्रृंखलाओं में precise amino acid अनुक्रम था और, विस्तार द्वारा, कि प्रत्येक प्रोटीन का एक अद्वितीय अनुक्रम था। यह यह उपलब्धि थी जिसने उसे 1958 में रसायन विज्ञान में उसका पहला नोबेल पुरस्कार अर्जित किया। यह खोज Crick के बाद के अनुक्रम परिकल्पना के लिए महत्वपूर्ण थी कि कैसे DNA प्रोटीन को कोड करता है।
RNA का अनुक्रमण
1951 से Sanger Medical Research Council की बाहरी कर्मचारियों का सदस्य था और जब उन्होंने 1962 में Laboratory of Molecular Biology खोला, तो वह विश्वविद्यालय के Biochemistry Department में अपनी प्रयोगशालाओं से नई building के शीर्ष मंजिल पर चली गई। वह the Protein Chemistry division का प्रमुख बन गया।
अपने स्थानांतरण से पहले, Sanger ने RNA अणुओं को अनुक्रमित करने की संभावना का अन्वेषण करना शुरू किया और विशिष्ट nucleases के साथ उत्पन्न ribonucleotide अंश को अलग करने के लिए विधियां विकसित करना शुरू किया। इस काम को उसने इंसुलिन पर अपने काम के दौरान विकसित की गई अनुक्रमण तकनीकों को परिष्कृत करने का प्रयास करते हुए किया था।
काम में मुख्य चुनौती अनुक्रमित करने के लिए एक शुद्ध RNA का टुकड़ा खोजना था। काम के पाठ्यक्रम में उसने 1964 में, Kjeld Marcker के साथ, formylmethionine tRNA की खोज की, जो बैक्टीरिया में प्रोटीन संश्लेषण को आरंभ करता है। वह tRNA अणु को अनुक्रमित करने वाले पहले होने की दौड़ में Cornell University से Robert Holley द्वारा नेतृत्व वाले समूह द्वारा हारा गया था, जिन्होंने 1965 में Saccharomyces cerevisiae से alanine tRNA के 77 ribonucleotides का अनुक्रम प्रकाशित किया। 1967 तक Sanger के समूह ने Escherichia coli से 5S ribosomal RNA के nucleotide अनुक्रम को निर्धारित किया था, जो 120 nucleotides का एक छोटा RNA था।
DNA का अनुक्रमण
Sanger फिर DNA को अनुक्रमित करने की ओर मुड
