A pesquisa científica é uma das ocupações mais empolgantes e gratificantes.
Frederick Sanger foi um bioquímico britânico que ganhou duas vezes o Prêmio Nobel de Química, uma das apenas duas pessoas que fizeram isso na mesma categoria a outra é John Bardeen em física, a quarta pessoa geral com dois Prêmios Nobel, e a terceira pessoa geral com dois Prêmios Nobel nas ciências. Em 1958, foi premiado com um Prêmio Nobel de Química "por seu trabalho na estrutura de proteínas, especialmente a da insulina". Em 1980, Walter Gilbert e Sanger compartilharam metade do prêmio de química "por suas contribuições relativas à determinação de sequências de bases em ácidos nucleicos". A outra metade foi concedida a Paul Berg "por seus estudos fundamentais da bioquímica dos ácidos nucleicos, com particular atenção ao DNA recombinante".
Infância e educação
Frederick Sanger nasceu em 13 de agosto de 1918 em Rendcomb, uma pequena aldeia em Gloucestershire, Inglaterra, o segundo filho de Frederick Sanger, um clínico geral, e sua esposa, Cicely Sanger, nascida Crewdson. Ele era um de três filhos. Seu irmão, Theodore, era apenas um ano mais velho, enquanto sua irmã May Mary era cinco anos mais jovem. Seu pai havia trabalhado como missionário médico anglicano na China, mas retornou à Inglaterra devido a problemas de saúde. Tinha 40 anos em 1916 quando se casou com Cicely, que era quatro anos mais jovem. O pai de Sanger se converteu ao Quakerismo logo após o nascimento de seus dois filhos e educou as crianças como Quakers. A mãe de Sanger era filha de um próspero fabricante de algodão e tinha origem Quaker, mas não era Quaker.
Quando Sanger tinha cerca de cinco anos, a família se mudou para a pequena aldeia de Tanworth-in-Arden em Warwickshire. A família era razoavelmente rica e empregava uma governanta para ensinar as crianças. Em 1927, aos nove anos, foi enviado para a Downs School, uma escola preparatória residencial dirigida por Quakers perto de Malvern. Seu irmão Theo estava um ano à sua frente na mesma escola. Em 1932, aos 14 anos, foi enviado para a recém-estabelecida Bryanston School em Dorset. Isso utilizava o sistema Dalton e tinha um regime mais liberal que Sanger muito preferiu. Na escola gostava de seus professores e gostava particularmente de disciplinas científicas. Capaz de completar seu School Certificate um ano mais cedo, pelo qual recebeu sete créditos, Sanger foi capaz de passar a maior parte de seu último ano de escola experimentando no laboratório ao lado de seu mestre de química, Geoffrey Ordish, que havia estudado originalmente em Cambridge University e sido pesquisador no Cavendish Laboratory. Trabalhar com Ordish foi uma mudança refrescante em relação a sentar-se e estudar livros e despertou o desejo de Sanger de seguir uma carreira científica.
Em 1936, Sanger foi para St John's College, Cambridge para estudar ciências naturais. Seu pai havia frequentado a mesma faculdade. Para a Parte I de seu Tripos, ele fez cursos em física, química, bioquímica e matemática, mas enfrentou dificuldades com física e matemática. Muitos dos outros alunos haviam estudado mais matemática na escola. No segundo ano, ele substituiu a física pela fisiologia. Levou três anos para obter sua Parte I. Para sua Parte II, estudou bioquímica e obteve uma 1st Class Honours. A Bioquímica era um departamento relativamente novo fundado por Gowland Hopkins com palestrantes entusiastas que incluíam Malcolm Dixon, Joseph Needham e Ernest Baldwin.
Ambos os seus pais morreram de câncer durante seus dois primeiros anos em Cambridge. Seu pai tinha 60 anos e sua mãe tinha 58. Como aluno de graduação, as crenças de Sanger foram fortemente influenciadas por sua educação Quaker. Ele era pacifista e membro da Peace Pledge Union. Foi através de seu envolvimento com o Cambridge Scientists Anti-War Group que conheceu sua futura esposa, Joan Howe, que estudava economia em Newnham College. Eles namoraram enquanto ele estudava para seus exames da Parte II e se casaram após sua formatura em dezembro de 1940. Sanger, embora criado e influenciado por sua educação religiosa, mais tarde começou a perder de vista seus costumes relacionados ao Quakerismo. Ele começou a ver o mundo através de uma lente mais científica, e com o crescimento de sua pesquisa e desenvolvimento científico, ele se afastou lentamente da fé com a qual foi criado. Ele tem apenas respeito pela religião e afirma ter tomado duas coisas dela, verdade e respeito pela vida. De acordo com a Military Training Act 1939, ele foi provisoriamente registrado como objetor de consciência e novamente de acordo com a National Service Armed Forces Act 1939, antes de ser concedida isenção incondicional do serviço militar por um tribunal. Enquanto isso, empreendeu treinamento em trabalho de alívio social no centro Quaker, Spicelands, Devon, e serviu brevemente como ordeiro hospitalar.
Sanger começou a estudar para um PhD em outubro de 1940 sob N.W. "Bill" Pirie. Seu projeto era investigar se proteína comestível podia ser obtida da grama. Depois de pouco mais de um mês, Pirie deixou o departamento e Albert Neuberger se tornou seu orientador. Sanger mudou seu projeto de pesquisa para estudar o metabolismo da lisina e um problema mais prático relativo ao nitrogênio das batatas. Sua tese tinha o título, "O metabolismo do aminoácido lisina no corpo animal". Ele foi examinado por Charles Harington e Albert Charles Chibnall e recebeu seu doutorado em 1943.
Pesquisa e carreira
Sequenciamento de insulina
Neuberger se mudou para o National Institute for Medical Research em Londres, mas Sanger permaneceu em Cambridge e em 1943 se juntou ao grupo de Charles Chibnall, um químico de proteínas que havia assumido recentemente a cadeira no Departamento de Bioquímica. Chibnall já havia feito algum trabalho na composição de aminoácidos da insulina bovina e sugeriu que Sanger examinasse os grupos amino na proteína. A insulina podia ser comprada na farmácia Boots e era uma das muito poucas proteínas disponíveis em forma pura. Até esse momento, Sanger havia financiado a si mesmo. No grupo de Chibnall, inicialmente foi apoiado pelo Medical Research Council e depois de 1944 até 1951 por uma Beit Memorial Fellowship for Medical Research.
O primeiro triunfo de Sanger foi determinar a sequência completa de aminoácidos das duas cadeias polipeptídicas da insulina bovina, A e B, em 1952 e 1951, respectivamente. Antes disso, era amplamente assumido que as proteínas eram um tanto amorfas. Ao determinar essas sequências, Sanger provou que as proteínas têm uma composição química definida.
Para chegar a esse ponto, Sanger aperfeiçoou um método de cromatografia de partição desenvolvido pela primeira vez por Richard Laurence Millington Synge e Archer John Porter Martin para determinar a composição de aminoácidos na lã. Sanger usou um reagente químico 1-fluoro-2,4-dinitrobenzeno, agora também conhecido como reagente de Sanger, fluorodinitrobenzeno, FDNB ou DNFB, obtido de pesquisa de gás venenoso por Bernhard Charles Saunders no Departamento de Química da Cambridge University. O reagente de Sanger provou ser eficaz na marcação do grupo amino N-terminal em uma extremidade da cadeia polipeptídica. Ele então hidrolisou parcialmente a insulina em peptídeos curtos, seja com ácido clorídrico ou usando uma enzima como tripsina. A mistura de peptídeos foi fracionada em duas dimensões em uma folha de papel de filtro, primeiro por eletroforese em uma dimensão e depois, perpendicular a isso, por cromatografia na outra. Os diferentes fragmentos peptídicos da insulina, detectados com ninhidrina, se moveram para posições diferentes no papel, criando um padrão distinto que Sanger chamou de "impressões digitais". O peptídeo da N-terminal pôde ser reconhecido pela cor amarela conferida pela marcação FDNB e a identidade do aminoácido marcado no final do peptídeo foi determinada por hidrólise ácida completa e descobrindo qual ácido dinitrofenilaminoácido estava presente.
Ao repetir esse tipo de procedimento, Sanger foi capaz de determinar as sequências dos muitos peptídeos gerados usando diferentes métodos para a hidrólise parcial inicial. Estes poderiam então ser reunidos nas sequências mais longas para deduzir a estrutura completa da insulina. Finalmente, porque as cadeias A e B são fisiologicamente inativas sem as três ligações de dissulfeto de ligação (duas intercadeia, uma intracadeia em A), Sanger e colegas determinaram suas atribuições em 1955. A conclusão principal de Sanger foi que as duas cadeias polipeptídicas da proteína insulina tinham sequências precisas de aminoácidos e, por extensão, que toda proteína tinha uma sequência única. Foi essa conquista que lhe rendeu seu primeiro Prêmio Nobel de Química em 1958. Essa descoberta foi crucial para a posterior hipótese da sequência de Crick para desenvolver ideias de como o DNA codifica as proteínas.
Sequenciamento de RNA
A partir de 1951, Sanger foi membro do pessoal externo do Medical Research Council e quando abriram o Laboratory of Molecular Biology em 1962, ele se mudou de seus laboratórios no Departamento de Bioquímica da universidade para o último andar do novo prédio. Tornou-se chefe da divisão de Química de Proteínas.
Antes de sua mudança, Sanger começou a explorar a possibilidade de sequenciar moléculas de RNA e começou a desenvolver métodos para separar fragmentos de ribonucleotídeo gerados com nucleases específicas. Este trabalho ele fez enquanto tentava refinar as técnicas de sequenciamento que desenvolveu durante seu trabalho com insulina.
O desafio-chave no trabalho era encontrar uma peça pura de RNA para sequenciar. No decorrer do trabalho, descobriu em 1964, com Kjeld Marcker, o tRNA formilmetionina que inicia a síntese de proteínas em bactérias. Ele foi superado na corrida para ser o primeiro a sequenciar uma molécula de tRNA por um grupo liderado por Robert Holley da Cornell University, que publicou a sequência dos 77 ribonucleotídeos do tRNA de alanina de Saccharomyces cerevisiae em 1965. Em 1967, o grupo de Sanger havia determinado a sequência de nucleotídeos do RNA ribossomal 5S de Escherichia coli, um pequeno RNA de 120 nucleotídeos.
Sequenciamento de DNA
Sanger então se voltou para o sequenciamento de DNA, que exigiria uma abordagem totalmente diferente. Ele analisou diferentes maneiras de usar a DNA polimerase I de E. coli para copiar DNA de fita única. Em 1975, junto com Alan Coulson, publicou um procedimento de sequenciamento usando DNA polimerase com nucleotídeos marcados com radioisótopo que chamou de técnica "Plus e Minus". Isso envolvia dois métodos intimamente relacionados que geravam oligonucleotídeos curtos com terminações 3' definidas. Estes poderiam ser fracionados por eletroforese em gel de poliacrilamida e visualizados usando autorradiografia. O procedimento podia sequenciar até 80 nucleotídeos de uma vez e foi uma grande melhoria em relação ao anterior, mas ainda era muito trabalhoso. No entanto, seu grupo foi capaz de sequenciar a maioria dos 5.386 nucleotídeos do bacteriófago de fita única φX174. Este foi o primeiro genoma baseado em DNA totalmente sequenciado. Para sua surpresa, descobriram que as regiões codificantes de alguns dos genes se sobrepunham uns aos outros.
Em 1977, Sanger e colegas introduziram o método de interrupção de cadeia "didesóxi" para sequenciar moléculas de DNA, também conhecido como "método de Sanger". Foi um avanço importante e permitiu que longas sequências de DNA fossem sequenciadas rápida e precisamente. Isso lhe rendeu seu segundo Prêmio Nobel de Química em 1980, que compartilhou com Walter Gilbert e Paul Berg. O novo método foi usado por Sanger e colegas para sequenciar DNA mitocondrial humano 16.569 pares de bases e bacteriófago λ 48.502 pares de bases. O método didesóxi foi eventualmente usado para sequenciar todo o genoma humano.
Alunos de pós-graduação
No decorrer de sua carreira, Sanger supervisionou mais de dez alunos de PhD, dois dos quais também venceram Prêmios Nobel. Seu primeiro aluno de pós-graduação foi Rodney Porter, que se juntou ao grupo de pesquisa em 1947. Porter mais tarde compartilhou o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 1972 com Gerald Edelman por seu trabalho na estrutura química dos anticorpos. Elizabeth Blackburn estudou para um PhD no laboratório de Sanger entre 1971 e 1974. Ela compartilhou o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 2009 com Carol W. Greider e Jack W. Szostak por seu trabalho sobre telômeros e a ação da telomerase.
Prêmios e honrarias
A partir de 2015, Sanger é a única pessoa que recebeu o Prêmio Nobel de Química duas vezes, e uma das apenas quatro Prêmios Nobel duas vezes: Os outros três foram Marie Curie Física, 1903 e Química, 1911, Linus Pauling Química, 1954 e Paz, 1962 e John Bardeen duas vezes Física, 1956 e 1972.
- Eleito Fellow da Royal Society FRS em 1954
- Comandante da Ordem do Império Britânico – 1963
- Ordem dos Companheiros de Honra – 1981
- Ordem do Mérito – 1986
- Membro Correspondente da Academia Australiana de Ciências – 1982
- Prêmio William Bate Hardy – 1976
- Prêmio Nobel de Química – 1958, 1980
- Medalha Corday–Morgan – 1951
- Medalha Real – 1969
- Prêmio Internacional da Fundação Gairdner – 1971
- Medalha Copley – 1977
- Prêmio G.W. Wheland – 1978
- Prêmio Louisa Gross Horwitz da Universidade de Columbia – 1979
- Prêmio Albert Lasker de Pesquisa Médica Básica – 1979
- Prêmio da Association of Biomolecular Resource Facilities – 1994
- Prêmio Golden Plate da Academia Americana de Realização - 2000
- Prêmio Citation for Chemical Breakthrough Award da Division of History of Chemistry da American Chemical Society – 2016
O Wellcome Trust Sanger Institute, anteriormente o Sanger Centre, leva seu nome em sua homenagem.
