科学的研究は最も興奮して報酬の多い職業の一つです。
Frederick Sangerはイギリスの生化学者で、化学賞でノーベル賞を2度受賞した人物の一人です。同じカテゴリーで2度受賞したのは彼を含めて2人だけであり、もう一人は物理学のJohn Bardeenです。彼は全体で4番目のノーベル賞受賞者であり、科学分野では3番目の2度受賞者です。1958年に、彼は化学賞を「タンパク質の構造、特にインスリンの構造に関する研究」で受賞しました。1980年に、Walter GilbertとSangerは化学賞の半分を「核酸の塩基配列決定に関する貢献」で共有しました。残りの半分はPaul Bergに「核酸の生化学に関する基本的研究、特に組換えDNAに関する研究」で授与されました。
初期の生活と教育
Frederick Sangerは1918年8月13日にイングランドのグロスターシャー州の小さな村であるRendcombで生まれました。彼は一般開業医であるFrederick Sangerと妻のCicely Sanger(旧姓Crewdson)の次男です。彼は3人の子供の一人でした。兄のTheodoreはわずか1歳年上で、妹のMay Maryは5歳年下でした。彼の父親はイギリス国教会の医療宣教師として中国で働いていましたが、健康上の理由でイギリスに戻りました。1916年に彼は40歳の時、4歳年下のCicelyと結婚しました。Sangerの父親は2人の息子が生まれた直後にクエーカー教に改宗し、子供たちをクエーカー教徒として育てました。Sangerの母親は裕福な綿製造業者の娘で、クエーカーの背景を持っていましたが、クエーカー教徒ではありませんでした。
Sangerが約5歳の時、家族はウォーリックシャー州の小さな村Tanworth-in-Ardenに引っ越しました。家族はかなり裕福で、子供たちに教える家庭教師を雇っていました。1927年に、9歳の時、彼はMalvern近くのクエーカーが運営する寄宿制の初等学校であるthe Downs Schoolに送られました。彼の兄Theoは同じ学校で1年先輩でした。1932年に、14歳の時、彼は最近設立されたDorset州のBryanston Schoolに送られました。ここはDalton systemを使用し、より自由的な体制をとっており、Sangerはこれを非常に好みました。学校では彼は教師たちを好きになり、特に理科の科目を楽しみました。学位記を1年早く取得することができ、7つのクレジットを授与され、Sangerは学校の最後の年のほとんどをケンブリッジ大学で元々研究していた化学の先生Geoffrey Ordishの横で実験室での実験に費やすことができました。Ordishと一緒に働くことは、本を読んで勉強することから爽やかな変化をもたらし、Sangerが科学的なキャリアを追求する願いを目覚めさせました。
1936年にSangerはケンブリッジ大学のSt John's Collegeに自然科学を学ぶために入学しました。彼の父親は同じカレッジに通っていました。TriposのパートIでは、彼は物理学、化学、生化学、数学のコースを受講しましたが、物理学と数学に苦労しました。他の多くの学生は学校でより多くの数学を研究していました。2年目に彼は物理学を生理学に置き換えました。彼はパートIを取得するのに3年かかりました。パートIIでは、彼は生化学を研究し、第1等名誉を取得しました。生化学はGowland Hopkinsによって設立された比較的新しい部門で、Malcolm Dixon、Joseph Needham、Ernest Baldwinなどの熱心な講師がいました。
彼のケンブリッジでの最初の2年間に、両親はがんで亡くなりました。彼の父親は60歳で、彼の母親は58歳でした。学部学生としてのSangerの信念は、彼のクエーカーの育成に強く影響を受けていました。彼は平和主義者で、Peace Pledge Unionのメンバーでした。Cambridge Scientists Anti-War Groupへの関わりを通じて、彼は将来の妻であるJoan Howeに会いました。彼女はNewnam Collegeで経済学を勉強していました。彼らはパートIIの試験を勉強している間に付き合い、1940年12月に彼が卒業した後に結婚しました。Sangerは彼の宗教的育成に育てられ、影響を受けていましたが、後にクエーカー関連の方法を失い始めました。彼はより科学的なレンズを通して世界を見始め、彼の研究と科学的発展の成長とともに、彼は彼が育った信仰からゆっくりと遠ざかりました。彼は宗教に対して尊敬を抱いており、それから2つのことを得たと述べています。真実と全ての生命に対する尊敬です。1939年の軍事訓練法の下では、彼は仮に良心的兵役拒否者として登録され、1939年の国防軍法の下で再び登録されてから、法廷によって兵役から無条件免除を与えられました。その間に、彼はクエーカー中心のDevonのSpicelandsで社会福祉活動の訓練を受け、短時間病院の下働きとして働きました。
Sangerは1940年10月にN.W. "Bill" Pierの下でPhDの研究を開始しました。彼のプロジェクトは、草から食べられるタンパク質を得ることができるかどうかを調査することでした。1ヶ月ほど後、Pierは部門を去り、Albert Neubergerが彼の助言者になりました。Sangerは研究プロジェクトをリジンの代謝と、ジャガイモの窒素に関するより実際的な問題を研究するように変更しました。彼の論文は「動物体内のアミノ酸リジンの代謝」というタイトルでした。彼はCharles HaringtonとAlbert Charles Chibnallによって審査され、1943年に博士号を授与されました。
研究とキャリア
インスリンの配列決定
Neubergerはロンドンの国立医学研究所に移りましたが、Sangerはケンブリッジに留まり、1943年に最近生化学部門の議長を務め始めたタンパク質化学者Charles Chibnallのグループに参加しました。Chibnallはすでにウシインスリンのアミノ酸組成に関する仕事をしており、Sangerがタンパク質のアミノ基を見ることを提案しました。インスリンはBoots薬局チェーンから購入することができ、純粋な形で入手可能な数少ないタンパク質の一つでした。この時点までSangerは自分で資金を提供していました。Chibnallのグループでは、彼は最初に医学研究評議会によってサポートされ、1944年から1951年までBeit Memorial Fellowship for Medical Researchによってサポートされました。
Sangerの最初の勝利は、1952年と1951年にそれぞれウシインスリンの2つのポリペプチド鎖AとBの完全なアミノ酸配列を決定することでした。これ以前は、タンパク質がやや無定形であると広く仮定されていました。これらの配列を決定することにおいて、Sangerはタンパク質が定義された化学的組成を持つことを証明しました。
この点に到達するために、Sangerはウールのアミノ酸組成を決定するためにRichard Laurence Millington SyngeとArcher John Porter Martinによって最初に開発された分配クロマトグラフィー法を改良しました。Sangerは化学試薬1-fluoro-2,4-dinitrobenzeneを使用しました。現在、Sangerの試薬、fluorodinitrobenzene、FDNB、またはDNFBとしても知られており、ケンブリッジ大学の化学部門のBernhard Charles Saundersによる毒性ガス研究から供給されました。Sangerの試薬はポリペプチド鎖の一端のN末端アミノ基をラベルするのに効果的でした。その後、彼はインスリンを短いペプチドに部分的に加水分解し、塩酸を使用するか、トリプシンなどの酵素を使用しました。ペプチドの混合物は、フィルター紙のシートで2次元で分画され、最初に一次元で電気泳動により、その後、他の次元でクロマトグラフィーにより、垂直に分画されました。インスリンの異なるペプチド断片は、ninhydrinで検出され、紙上の異なる位置に移動し、Sangerが「フィンガープリント」と呼ぶ異なるパターンを作成しました。N末端からのペプチドはFDNBラベルによって付与された黄色で認識でき、ペプチドの末端のラベルされたアミノ酸の同一性は、完全な酸加水分解と、そこにどのジニトロフェニル-アミノ酸があるかを発見することによって決定されました。
このタイプの手順を繰り返すことにより、Sangerは初期の部分加水分解のためのさまざまな方法を使用して生成された多くのペプチドの配列を決定することができました。これらはその後、より長い配列に組み立てられ、インスリンの完全な構造を推測することができました。最後に、AおよびB鎖は3つのリンク二硫化結合なしに生理的に不活性であるため(2つの鎖間、Aの1つの鎖内)、Sangerと共同研究者は1955年にそれらの配置を決定しました。Sangerの主な結論は、タンパク質インスリンの2つのポリペプチド鎖が正確なアミノ酸配列を持ち、拡張によって、すべてのタンパク質が一意の配列を持つということでした。この成果が彼に1958年の化学賞の最初のノーベル賞をもたらしたのです。この発見は、Crickの後の配列仮説がDNAがタンパク質をコードする方法のアイデアを開発するために重要でした。
RNAの配列決定
1951年からSangerは医学研究評議会の外部スタッフのメンバーであり、1962年に分子生物学研究所を開設したとき、彼は大学の生化学部門の研究室から新しい建物の最上階に移りました。彼はタンパク質化学部門の長になりました。
引越しの前に、Sangerはリボ核酸分子の配列決定の可能性を探索し始め、特定のヌクレアーゼで生成されたリボヌクレオチド断片を分離する方法を開発し始めました。この仕事は、彼がインスリンに関する仕事の間に開発した配列決定技術を改良しようとしながら行いました。
この仕事の重要な課題は、配列決定するための純粋なRNAを見つけることでした。仕事の過程で、彼は1964年にKjeld Markerとともに、バクテリアのタンパク質合成を開始するホルミルメチオニンtRNAを発見しました。彼はtRNA分子を最初に配列決定するレースでCornell UniversityのRobert Holleyが率いるグループに打ち負かされました。このグループは1965年にSaccharomyces cerevisiaeからのアラニンtRNAの77リボヌクレオチドの配列を公開しました。1967年までに、SangerのグループはEscherichia coliからの5Sリボソーム性RNAのヌクレオチド配列を決定していました。これは120ヌクレオチドの小さなRNAです。
DNAの配列決定
Sangerはその後、DNAの配列決定に目を向け、これは完全に異なるアプローチが必要でした。彼は大腸菌のDNAポリメラーゼIを使用して一本鎖DNAをコピーするためのさまざまな方法を見ました。1975年に、Alan Coulsonとともに、彼は放射性ラベルされたヌクレオチドを持つDNAポリメラーゼを使用した配列決定手順を公開しました。彼はこれを「プラスとマイナス」テクニックと呼びました。これは、定義された3'末端を持つ短いオリゴヌクレオチドを生成した2つの密接に関連する方法が含まれていました。これらはポリアクリルアミドゲルで電気泳動によって分画でき、オートラジオグラフィーを使用して可視化できました。この手順は一度に最大80ヌクレオチドを配列決定でき、それ以前にあったものに対して大きな改善でしたが、それでも非常に面倒でした。それにもかかわらず、彼のグループは一本鎖バクテリオファージφX174の5,386ヌクレオチドのほとんどを配列決定することができました。これは最初に完全に配列決定されたDNAベースゲノムでした。彼らの驚いたことに、彼らは一部の遺伝子のコード領域が互いに重なっていることを発見しました。
1977年にSangerと同僚は、DNA分子を配列決定するための「ジデオキシ」鎖末端化方法を導入しました。これは「Sangerメソッド」としても知られています。これは大きな突破口であり、DNAの長い区間を迅速かつ正確に配列決定することができました。それは彼に1980年の化学賞の2番目のノーベル賞をもたらしました。彼はWalter GilbertとPaul Bergと共有しました。新しい方法はSangerと同僚によってヒト有糸分裂DNAの16,569塩基対とバクテリオファージλの48,502塩基対を配列決定するために使用されました。ジデオキシ法は最終的にヒトゲノム全体を配列決定するために使用されました。
大学院生
彼のキャリアの過程で、Sangerは10人以上のPhD学生を監督し、そのうち2人はノーベル賞も受賞することになりました。彼の最初の大学院学生はRodney Porterでした。彼は1947年に研究グループに参加しました。Porterは後に1972年の生理医学賞をGerald Edelmanと共有しました。これは抗体の化学構造に関する彼の仕事についてでした。Elizabeth Blackburnは1971年から1974年の間にSangerの研究室でPhDを取得しました。彼女は2009年の生理医学賞をCarol W. GreiderとJack W. Szostakと共有しました。これはテロメアとテロメラーゼの作用に関する彼女の仕事についてでした。
賞と栄誉
2015年の時点で、Sangerは化学賞でノーベル賞を2度授与された唯一の人であり、4人だけの2度ノーベル賞受賞者の一人です:他の3人はMarie Curie(物理学、1903年および化学、1911年)、Linus Pauling(化学、1954年および平和、1962年)、およびJohn Bardeen(2度物理学、1956年および1972年)です。
- 1954年にロイヤルソサエティFRSのフェロー選出
- 大英帝国司令官-1963年
- 名誉同胞勲章-1981年
- オーダー・オブ・メリット-1986年
- オーストラリア科学アカデミー対応フェロー-1982年
- ウィリアム・ベイト・ハーディ賞-1976年
- 化学賞ノーベル賞-1958年、1980年
- Corday–Morganメダル-1951年
- ロイヤルメダル-1969年
- Gairdner Foundation国際賞-1971年
- コプレーメダル-1977年
- G.W. Wheland賞-1978年
- ルイサ・グロス・ホロウィッツ賞(コロンビア大学)-1979年
- 医学研究のためのアルバート・ラスカー賞-1979年
- 生体分子リソースファシリティ協会賞-1994年
- アメリカン・アカデミー・オブ・アチーブメント黄金板賞-2000年
- アメリカ化学会化学の歴史部門からの化学突破賞引用-2016年
The Wellcome Trust Sanger Institute(以前はthe Sanger Centre)は彼の名誉で名付けられています。
