Bilimsel araştırma, mesleklerin en heyecan verici ve ödüllendirici olanlarından biridir.
Frederick Sanger, Kimya Nobel Ödülü'nü iki kez kazanan bir İngiliz biyokimyagerdı; bu kategori için bunu başaran yalnızca iki kişiden biridir, diğeri fizikte John Bardeen'dir ve toplamda iki Nobel Ödülü alan dördüncü kişi ve bilimlerdeki iki Nobel Ödülü ile üçüncü kişidir. 1958'de, "proteinlerin yapısı, özellikle insülinin yapısı üzerine yaptığı çalışmalar" nedeniyle Kimya Nobel Ödülü'ne layık görüldü. 1980'de, Walter Gilbert ve Sanger, kimya ödülünün yarısını "nükleik asitlerdeki baz dizilerinin belirlenmesine ilişkin katkıları" için paylaştılar. Diğer yarısı Paul Berg'e "nükleik asitlerin biyokimyasına ilişkin temel çalışmaları, özellikle rekombinant DNA'ya ilişkin çalışmaları" için verildi.
Erken yaşam ve eğitim
Frederick Sanger, 13 Ağustos 1918'de İngiltere'nin Gloucestershire'ında bulunan küçük bir köy olan Rendcomb'da doğdu; genel pratisyen Frederick Sanger'ın ve eşi Cicely Sanger'ın (kızlık adı Crewdson) ikinci oğluydu. Üç çocuktan biriydi. Kardeşi Theodore yalnızca bir yaş büyüktü, kız kardeşi May Mary ise beş yaş küçüktü. Babası, İngiltere Kilisesi'nin tıbbi misyoneri olarak Çin'de çalıştı ancak sağlık sorunları nedeniyle İngiltere'ye döndü. 1916'da Cicely ile evlendiği zaman 40 yaşındaydı ve Cicely dört yaş daha gençti. Sanger'ın babası iki oğlu doğduktan kısa sonra Quaker'lığa geçti ve çocukları Quaker olarak yetiştirdi. Sanger'ın annesi, varlıklı bir pamuk üreticisinin kızıydı ve Quaker geçmişine sahipti, ancak Quaker değildi.
Sanger yaklaşık beş yaşındayken aile, Warwickshire'daki Tanworth-in-Arden küçük köyüne taşındı. Aile oldukça zengin olmak ve çocuklara öğretmek için bir govern istihdam ettiydi. 1927'de dokuz yaşındayken, Malvern'in yakınında Quaker'lar tarafından yönetilen bir ikamet eden hazırlık okulu olan Downs School'a gönderildi. Kardeşi Theo aynı okulda ondan bir yaş ilerideydi. 1932'de, 14 yaşındayken, yakın zamanda kurulan Dorset'teki Bryanston School'a gönderildi. Bu okul Dalton sistemini kullanıyor ve Sanger'ın çok tercih ettiği daha liberal bir rejime sahipti. Okulda öğretmenlerini sevdi ve özellikle bilimsel konuları keyifle öğrendi. School Certificate'ını bir yıl erken tamamlayabileceğini ve yedi kredi aldığını, Sanger okulunun son yılının çoğunu kimya öğretmeni Geoffrey Ordish'in yanında laboratuvarda deney yaparak geçirebildi; Ordish orijinal olarak Cambridge Üniversitesi'nde okumuş ve Cavendish Laboratuvarı'nda araştırmacı olmuştu. Ordish ile çalışmak kitap okuyup çalışmaktan daha taze bir değişim yaptı ve Sanger'ın bilimsel bir kariyer izleme arzusunu uyandırdı.
1936'da Sanger, doğal bilimleri çalışmak için Cambridge'deki St John's College'a gitti. Babası aynı koleje katılmıştı. Tripos'unun I. Kısmı için fizik, kimya, biyokimya ve matematik derslerine katıldı ancak fizik ve matematik konularında zorlandı. Diğer birçok öğrenci okulda daha fazla matematik çalışmıştı. İkinci yılında fiziği fizyolojiyle değiştirdi. Part I'yi elde etmek için üç yıl harcadı. Part II'si için biyokimya çalıştı ve 1. Sınıf Onurlar elde etti. Biyokimya, Gowland Hopkins tarafından kurulan ve Malcolm Dixon, Joseph Needham ve Ernest Baldwin'i içeren hevesli öğretim görevlilerine sahip nispeten yeni bir bölümdü.
Her iki ebeveyni de Cambridge'deki ilk iki yılında kanserden öldü. Babası 60, annesi ise 58 yaşındaydı. Lisans öğrencisi olarak Sanger'ın inançları Quaker yetiştirilişinden güçlü şekilde etkilendi. Bir barışçıl ve Peace Pledge Union üyesiydi. Cambridge Bilim İnsanları Anti-Savaş Grubu ile ilişkisinin sonucunda gelecekteki eşi Joan Howe'u tanıdı; Joan Newnam College'da ekonomi çalışıyordu. Part II sınavlarını çalışırken birlikteler ve 1940 Aralığında mezun olduktan sonra evlendiler. Sanger, dini yetiştirilişinden etkilenmesine ve tarafından etkilenmesine rağmen, daha sonra Quaker ile ilgili yollarından uzaklaşmaya başladı. Dünyayı daha bilimsel bir merceğin yoluyla görmeye başladı ve araştırması ve bilimsel gelişiminin büyümesiyle, büyüdüğü inançtan yavaş yavaş daha uzaklaştı. Dini kişilere karşı sadece saygı duygularına sahip ve bundan iki şey aldığını söyler - doğruluk ve tüm yaşama saygı. 1939 tarihli Military Training Act uyarınca şartlı olarak vicdani itirazçı olarak kayıt yaptırıldı ve yine 1939 tarihli National Service Armed Forces Act uyarınca, bir mahkeme tarafından askerlik hizmetinden koşulsuz muafiyet verilmesinden önce. Bu arada, Quaker merkezinde sosyal yardım çalışmalarında eğitim aldı; Spicelands, Devon ve kısaca bir hastane yardımcısı olarak hizmet etti.
Sanger, Ekim 1940'ta N.W. "Bill" Pirie'nin denetiminde PhD çalışmalarına başladı. Projesi, ot'tan yenilebilir protein elde edilip edilemeyeceğini araştırmaktı. Bir aydan biraz fazla sonra Pirie bölümden ayrılır ve Albert Neuberger danışmanı olur. Sanger araştırma projesini lizinin metabolizmasını çalışmaya ve patatesler hakkında daha pratik bir soruna değiştirdi. Tezinin başlığı "Hayvan vücudunda amino asit lizinin metabolizması" idi. Charles Harington ve Albert Charles Chibnall tarafından sınav yapıldı ve 1943'te doktorasını aldı.
Araştırma ve kariyer
İnsülinin sekanslama
Neuberger, Londra'daki National Institute for Medical Research'e gitti, ancak Sanger Cambridge'de kaldı ve 1943'te kısa süre önce Biochemistry Departmanı'nda sandalyeye geçen protein kimyageri Charles Chibnall'ın grubuna katıldı. Chibnall, zaten sığır insülinin amino asit bileşimi üzerinde bazı çalışmalar yapmıştı ve Sanger'ın proteindeki amino gruplarına bakmasını önerdi. İnsülin, eczane zinciri Boots'dan satın alınabiliyordu ve saf bir halde kullanılabilen çok nadir proteinlerden biriydi. O zamana kadar Sanger kendini finanse etmişti. Chibnall'ın grubunda başlangıçta Medical Research Council tarafından ve ardından 1944 ile 1951 arasında Beit Memorial Fellowship for Medical Research tarafından desteklendi.
Sanger'ın ilk başarısı, sağlama sı 1952'de ve 1951'de sırasıyla iki polipeptid zincirinin A ve B'nin tamamını tamamen amino asit sekanslama belirlemeydi. Buna kadar proteinlerin biraz amorf olduğu yaygın olarak varsayılıyordu. Bu dizileri belirleyerek, Sanger proteinlerin belirli bir kimyasal bileşime sahip olduğunu kanıtladı.
Bu noktaya ulaşmak için, Sanger, Richard Laurence Millington Synge ve Archer John Porter Martin tarafından ilk olarak geliştirilen ve yünde amino asitlerin bileşimini belirlemek için kullanılan bölüm kromatografi yöntemi iyileştirdi. Sanger, Cambridge Üniversitesi Kimya Bölümü'nde Bernhard Charles Saunders tarafından zehirli gaz araştırmasından temin edilen 1-fluoro-2,4-dinitrobenzene (şimdi ayrıca Sanger'ın reagenti, fluorodinitrobenzene, FDNB veya DNFB olarak bilinir) kimyasal bir reagent kullandı. Sanger'ın reagenti, polipeptid zincirinin bir ucundaki N-terminal amino grubu etiketlenmesinde etkili olduğunu kanıtladı. Daha sonra insülini, hidroklorik asit veya tripsin gibi bir enzim kullanarak kısa peptidlere kısmen hidroliz etti. Peptid karışımı, filtre kağıdı üzerinde iki boyutta fraksiyonlandırıldı; önce bir boyutta elektroforeza ve daha sonra buna dik olarak diğer boyutta kromatografya. İnsülinin farklı peptid fragmanları, ninhydrin ile tespit edilmiş, kağıt üzerinde farklı konumlara hareket ettiler ve Sanger'ın "parmak izleri" dediği belirgin bir desen oluşturdular. N-terminusundan peptid, FDNB etiketi tarafından verilen sarı renk ile tanınabiliyordu ve etiketli amino asidin ucundaki kimliği, tam asit hidrolizi ve dinitrofenil-amino asit'in orada olduğunun keşfedilmesiyle belirlendi.
Bu tür prosedürü tekrarlayarak, Sanger, ilk kısmi hidralizasyon için farklı yöntemler kullanılarak oluşturulan birçok peptid'in dizilerini belirleyebildi. Bunlar daha sonra daha uzun dizilere monte edilebilir ve insülinin tam yapısını anlamak için bir araya getirilebilir. Son olarak, A ve B zincirleri fizyolojik olarak etkin olmayan üç bağlantıya dış disülfit bağları (iki zincirlerarası, bir zincir içinde A'da) olmadığından, Sanger ve iş arkadaşları 1955'te atamalarını belirlediler. Sanger'ın temel sonucu, protein insülinin iki polipeptid zincirinin kesin amino asit dizilerine ve uzantı ile, her proteinin benzersiz bir dizi dizisine sahip olduğu yönündeydi. Bu başarı ona 1958'de ilk Kimya Nobel ödülünü kazandırdı. Bu keşif, Crick'in DNA'nın proteinleri nasıl kodladığına dair fikirleri geliştirmek için zincir hipotezi geliştirmesi için çok önemliydi.
RNA'nın sekanslama
1951'den itibaren Sanger, Medical Research Council'ın harici personeli ve 1962'de Molecular Biology Laboratuvarı açtıklarında, üniversitenin Biochemistry Departmanı'ndaki laboratuvarlarından yeni binanın üst katına taşındı. Protein Kimyası bölümünün başı oldu.
Taşınmasından önce, Sanger RNA moleküllerini sekanslama olasılığını keşfetmeye başladı ve belirli nükleazlar tarafından oluşturulan ribonükleotid fragmanlarını ayırmak için yöntemler geliştirmeye başladı. Bu çalışmayı insülin üzerine yapılan çalışmalarda geliştirdiği sekans tekniklerini iyileştirmeye çalışırken yaptı.
Çalışmadaki temel zorluk, sekans için saf bir RNA parçası bulmaktı. Çalışma sırasında, 1964'te Kjeld Marcker ile bakterilerde protein sentezini başlatan formilmethionin tRNA'sını keşfetti. Bir tRNA molekülünü sekanslayan ilk kişi olmak için yarışta, Cornell Üniversitesi'nden Robert Holley tarafından yönetilen bir grup tarafından yenilmiştir ve bu grup Saccharomyces cerevisiae'den alanin tRNA'nın 77 ribonükleotidini 1965'te yayınladı. 1967'ye kadar, Sanger'ın grubu, Escherichia coli'nin 5S ribozomal RNA'nın nükleotid sekanslama belirlemiş, küçük bir RNA'nın 120 nükleotidi olduğu belirlenmiştir.
DNA'nın sekanslama
Sanger daha sonra DNA sekanslama konusuna döndü; bu tamamen farklı bir yaklaşım gerektirecektir. E. coli'den DNA polimeraz I'in tek iplikçi DNA'yı kopyalamak için farklı yollarına baktı. 1975'te, Alan Coulson ile birlikte, "Plus ve Minus" tekniği adını verdiği radyoaktif etiketlenmiş nükleotitlerle DNA polimeraz kullanan bir sekanslama prosedürü yayınladı. Bu, tanımlanmış 3 'termini ile kısa oligonükleotidleri üreten iki yakından ilişkili yöntemi içeriyordu. Bunlar poliakrilamid jeli elektroforezle fraksiyone edilebilir ve otoradyografi kullanılarak görselleştirilebilirdi. Prosedür bir defa 80 nükleotide kadar sekanslayabilir ve öncekinden çok daha büyük bir iyileştirmeydi, ancak yine de çok emek gerektirdi. Buna rağmen, grubu tek iplikli bakteriyofaj φX174'ün 5.386 nükleotidinin çoğunu sekanslayabildi. Bu, ilk tam sekanslı DNA tabanlı genomuydu. Şaşırtıcı bir şekilde, bazı genlerin kodlama bölgelerinin birbirleriyle çakışıp çakışmadığını keşfettiler.
1977'de Sanger ve meslektaşları, DNA moleküllerini sekanslama için "didekoksi" zincir sonlandırma yöntemini tanıttılar; "Sanger yöntemi" olarak da bilinir. Bu büyük bir atılımıydı ve DNA'nın uzun bölümlerinin hızlı ve doğru bir şekilde sekanslama sağladı. 1980'de Kimya Nobel ödülünü ikinci kez kazandırdı; Walter Gilbert ve Paul Berg ile paylaştı. Yeni yöntem Sanger ve meslektaşları tarafından insan mitokondrial DNA 16.569 baz çifti ve bakteriyofaj λ 48.502 baz çifti sekanslama için kullanıldı. Didekoksi yöntemi sonunda tüm insan genomunun sekanslama için kullanıldı.
Lisansüstü öğrenciler
Kariyerinin aşamasında Sanger, on'dan fazla PhD öğrencisini denetledi; bunlardan ikisi daha sonra Nobel Ödülü kazandılar. İlk yüksek lisans öğrencisi Rodney Porter, 1947'de araştırma grubuna katıldı. Porter daha sonra 1972 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü Gerald Edelman ile antikore'lerin kimyasal yapısındaki çalışması için paylaştı. Elizabeth Blackburn, 1971 ve 1974 arasında Sanger'ın laboratuvarında PhD için çalıştı. Telomerler ve telomeraz'ın etkisine ilişkin çalışması için Carol W. Greider ve Jack W. Szostak ile 2009 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü paylaştı.
Ödüller ve onurlar
2015 itibarıyla, Sanger, Kimya Nobel Ödülü'nü iki kez verilen tek kişidir ve yalnızca dört kez iki Nobel ödülü sahibinden biridir: Diğer üçü Marie Curie (Fizik, 1903 ve Kimya, 1911), Linus Pauling (Kimya, 1954 ve Barış, 1962) ve John Bardeen'dir (Fizik, 1956 ve 1972).
- 1954'te Royal Society FRS Üyesi olarak seçildi
- İngiliz İmparatorluğu Emri Komutanı – 1963
- Onur Yoldaşları Emri – 1981
- Merit Emri – 1986
- Avustralya Bilim Akademisi Muhabir Üyesi – 1982
- William Bate Hardy Ödülü – 1976
- Kimya Nobel Ödülü – 1958, 1980
- Corday–Morgan Madalyası – 1951
- Royal Medal – 1969
- Gairdner Foundation International Award – 1971
- Copley Medal – 1977
- G.W. Wheland Award – 1978
- Columbia Üniversitesi'nin Louisa Gross Horwitz Ödülü – 1979
- Albert Lasker Award for Basic Medical Research – 1979
- Association of Biomolecular Resource Facilities Award – 1994
- American Academy of Achievement Golden Plate Award - 2000
- American Chemical Society'nin History of Chemistry Bölümü'nden Citation for Chemical Breakthrough Award – 2016
Wellcome Trust Sanger Institute, daha önce Sanger Centre, onun adına adlandırılmıştır.
