Frederick Sanger

Frederick Sanger

Frederick Sanger OM , CH , CBE (doğum 13 Ağustos 1918 yılında Rendcomb , Gloucestershire , † 19 Kasım 2013 yılında Cambridge , Cambridgeshire ) bir oldu İngiliz biyokimyacı .

Nobel Ödülü ile iki kez onurlandırılan az sayıdaki kişiden biriydi : 1958'de Sanger , insülinin yapısını ve protein dizilimi üzerindeki çalışmalarını aydınlattığı için Nobel Kimya Ödülü'nü (tek kazanan olarak) aldı . 1980'de , bu kez nükleik asitlerdeki baz dizisinin belirlenmesine yönelik araştırmalar için Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü ( 1926 doğumlu Paul Berg ve 1932 doğumlu Walter Gilbert ile birlikte ) .

Hayat

Okul ve çalışma

Frederick Sanger, doktor Dr. Frederick Sanger kıdemli (1876–1937) ve Cicely Sanger (1880–1938) Rendscomb'da doğdu. Babası ve bir yaşındaki ağabeyi Theodore'dan etkilenen Sanger, erken yaşta doğa bilimlerine ilgi duymaya başladı . Okula tamamladıktan sonra Bryanston Okulu 1936 den ve en St John 's College de Cambridge , o aslen çalışma tıp istedi ama o zaman karar biyokimya tıp mesleğinde, o bir konu hakkında daha fazla konsantre olabilir aksine, bir bilim adamı olarak beri ve böylece belki daha fazlasını başarabilirsiniz. Böylece Sanger, Cambridge Biyokimya Bölümünde biyokimya okumaya başladı.

1939'da Sanger, Bachelor of Arts derecesini aldı . O bir geldi yana Quaker ailesi, o vicdan nedenlerle askerlik hizmetini reddeden ve onun üzerinde çalışmaya devam etti doktora tezi İkinci Dünya Savaşı sırasında o A. Neuberger gözetiminde aynı kurumda yapıyordu, metabolizmasında amino asit lisin . 1943'te doktorasını aldı .

Araştırma faaliyeti

Sanger'in çalışması, 1944'ten 1951'e kadar Beit Memorial Tıbbi Araştırma Bursu tarafından desteklendi . 1951'de Tıbbi Araştırma Konseyi'nin (MRC) harici bir çalışanı oldu .

Onun yılında doktora , Albert Chibnall başarılı Frederick Gowland Hopkins Cambridge'de biyokimya direktörü olarak ve Sanger Chibnall araştırma grubunun bir üyesi oldu. Grubun temel ilgi alanı protein kimyasıydı, özellikle insülin . 1945'te Sanger nihayet amino asit dizisini belirlemek için bir yöntem geliştirdi ve bunun yardımıyla on iki yıllık bir süre boyunca insülin dizisini tamamen belirledi. 1955'te bir zincir halinde düzenlenmiş 51 amino asidin dizisi insülinde yayınlandı ve bunun için Sanger 1958'de Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü .

Sonuç olarak, Sanger Cambridge'de kaldı ve 1962'de Moleküler Biyoloji Laboratuvarı'nda (LMB) protein kimyası bölümünün başına geçti. Bu enstitü, Tıbbi Araştırma Konseyi'nin 1947'de Cambridge'de “biyolojik sistemlerin moleküler yapısını incelemek” için bir grup kurmasından sonra 1962'de yeni bir laboratuvar kompleksi olarak inşa edildi. Sanger, o zamana kadar , Francis Crick ve Sydney Brenner gibi bilim adamlarıyla yaptığı tartışmalar yoluyla nükleik asitlerle özel olarak ilgilenmemiş olsa da , bu diğer biyopolimerin sekansını da belirleme ihtiyacını fark etti . Sonraki yıllarda Sanger bu nedenle kendisini başka bir sıralama yönteminin geliştirilmesine adadı ve bu da sonunda 1975'te " zincir sonlandırma yöntemine" yol açtı . 1977'de, bir bakteriyofajın tamamen deşifre edilmiş genomuna dayanan DNA dizilimi ilk kez dünya kamuoyuna sunuldu. 1980 yılında Sanger, nükleik asitlerin sıralanmasına yaptığı katkılardan dolayı ikinci kez Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü.

1983'te Frederick Sanger emekli oldu. Son zamanlarda, o ve eşi Margaret Joan kendilerini hobilerine adadılar: bahçecilik ve yelkencilik. Evliliklerinden üç çocukları var. Frederick Sanger, 19 Kasım 2013'te Cambridge'de öldü.

Ödüller

bitki

Amino asit dizisini belirleme yöntemi

Sanger göre son grup belirlenmesi: Bir türetilmesi N 2,4-dinitro-1-fluorobenzen (DNFB) ile terminal, B , bir dinitrofenil türevi içine dinitrofenil peptidin toplam asit hidrolizi , N -terminal amino asit ve geriye kalan amino asitler
Sanger'in yöntemiyle dizi belirleme ilkesi

Sanger'in amino asit dizisini belirleme yöntemi, Albert Chibnall'ın Cambridge'deki araştırma grubunun bir üyesi olduğu dönemde ortaya çıktı. 1940'larda protein kimyası , proteinler , peptidler ve amino asitler için verimli kromatografik ayırma yöntemlerinin geliştirilmesiyle bir devrim yaşadı . Sanger şimdi bir proteindeki amino asitlerin sırasını ( amino asit dizisi ) belirlemek istedi . Bunu yapmak için önce protein zincirini küçük peptit parçalarına ayırdı ve ardından yeni yöntemleri kullanarak izole etti. Terminal amino asidi işaretlemek ve daha sonra tanımlamak için Sanger, fragman peptitlerini 1-floro-2,4-dinitrobenzen ile dönüştürdü . Peptidler türetilmiş de , N terminalinde sonra tamamen ölçüldü nispi miktarları olan, amino asitler, içine bölündü. Terminal amino asidin kimliği, renkli dinitrofenil (DNP) türevinin kromatografik analizi ile belirlenebilir. Bu işlemde, iki parça bilgi elde edildi: 1. zincirdeki ilk amino asidin kimliği ve 2. zincirdeki diğer amino asitlerin doğası (pozisyonları olmasa da). Prosedürü birkaç kez tekrarlayarak, nihayet orijinal sekans hakkında sonuçlar çıkarılabilir. Şekil, küçük bir peptid üzerinde sıralama yönteminin ilkesini göstermektedir.

On iki yıllık çalışmada Sanger, insülinin tam sırasını belirlemeyi başardı. Daha da kötüsü, insülin, disülfür köprüleriyle birbirine bağlanan iki polipeptit zincirinden oluşan bir proteindir . Bu köprülerin düzeninin de belirlenmesi gerekiyordu. 1955'te tam insülin dizisi yayınlandı. Bu, proteinlerin benzersiz bir kimyasal yapıya sahip olduğunu ilk kez kanıtlıyordu. Proteinlerin tanımlanmış bir amino asit bileşimine sahip olması, ancak rastgele bir diziye sahip olması veya proteinlerin daha küçük, benzer birimlerin kümeleri olması gibi daha önceki hipotezler artık reddedilebilir. 1958'de Sanger, bu çalışmasıyla Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü .

Sanger'in sıralama yöntemi daha sonra İsveçli biyokimyacı Pehr Edman tarafından geliştirilen fenil izotiyosiyanat bozunması ile değiştirildi. Edman yönteminin temel avantajı, amino asitlerin arka arkaya parçalanabilmesi ve N terminalinden tanımlanabilmesiydi. Bir amino asitle kısaltılmış kalan peptit daha sonra başka bir bozunma döngüsüne tabi tutulabilir ve sekans nispeten hızlı bir şekilde belirlenebilir.

Nükleik asitleri sıralama yöntemi

→ Ana makaleler: DNA dizileme, Sanger'in dideoksi yöntemi

Sanger'in nükleik asitleri dizileme yöntemi, Cambridge'deki Moleküler Biyoloji Laboratuvarı'nda (LMB) protein kimyası bölümünün başında olduğu dönemde ortaya çıktı. Nükleobazların dizisini belirleme ihtiyacından doğdu .

Bu hedefe ulaşmak için, Sanger önce ribonükleik asitleri (RNA) dizilemek için bir yöntem geliştirdi ve bunu daha sonra deoksiribonükleik aside (DNA) uyguladı . Bununla birlikte, bu yöntem çok yavaştı ve yalnızca kısa sekans bölümlerinin belirlenmesine izin verdi. Sonraki yıllarda, günümüzün DNA sıralama yönteminin temeli olacak yeni bir yöntem geliştirdi , sözde dideoksi yöntemi. Bu teknik, DNA'nın aşağıdaki özelliklerini kullanır:

  1. DNA, sarmal halatlı bir merdivenden farklı olarak çift ​​sarmallı bir moleküldür . Merdivenin basamakları, sadece iki kombinasyonu bulunan nükleobaz çiftleri ( adenin , guanin , timin ve sitozin ) oluşturur: adenin timinin karşısındadır, sitozin guanin ile eşleştirilir.
  2. İki tek şerit ayrılırsa , tamamlayıcı şerit bir DNA polimeraz yardımıyla sentezlenebilir. Bununla birlikte, karşı ipliğin (şablon iplik) talimatına göre tek ipliğe bağlanan ve polimeraz tarafından uzatılan küçük bir tamamlayıcı DNA parçasına ( primer ) ihtiyacınız vardır.

Sentezlenen DNA parçasının tanımlanmış bir başlangıç ​​noktası vardır. Bununla birlikte, sentez ürünleri farklı uzunluklara sahip olabilir, uzunluk sentez için kaç serbest nükleotidin mevcut olduğuna veya polimerazın yanlışlıkla şablon ipliğinden düşüp düşmediğine bağlıdır.

Dideoksi yöntemine göre DNA sıralama ilkesi.
dNTP, bir nükleosit trifosfatın genel kısaltmasıdır ve dATP, dCTP, dGTP veya dTTP'nin yerini alabilir. ddNTP'ler , dNTP'lerin karşılık gelen dideoksi varyantlarıdır. Bir ddNTP'nin dahil edilmesi, polimerizasyon reaksiyonunun sona ermesine yol açar. Primerin 5 'ucundaki mavi noktalar, sentez ürünlerinin daha sonra jelde görünür hale getirilebildiği bir işareti (örneğin bir flüoresan grubu) temsil eder. Alternatif olarak, polimerizasyon reaksiyonu için radyoaktif olarak etiketlenmiş nükleosit trifosfatlar da kullanılabilir.

Sanger'in püf noktası, polimerizasyon reaksiyonunu dört ayrı yaklaşımla gerçekleştirmek ve her bir ipliğin aynı başlangıca (primer tarafından verilen) sahip olmasını ve uzatma reaksiyonunun - farklı noktalarda olmasına rağmen - her zaman belirli bir noktada gerçekleşmesini sağlamaktır. baz türü sona ermelidir. Bunu sağlamak için, her reaksiyon karışımı dört nükleotid monomeri ve bir nükleotid tipinin dideoksi varyantını içerir. Zincir uzantısı, bir dideoksi nükleotid nihai olarak dahil edilene kadar devam eder. Bu , bir sonraki zincir halkasına fosfodiester bağını oluşturacak 3'-OH grubunun eksik olduğu ve sentezin burada durduğu anlamına gelir. Başlangıç ​​noktasının tanımlanmasıyla, bir reaksiyon karışımındaki sentez fragmanlarının uzunluğu, moleküldeki ilgili nükleik baz tipinin göreceli konumunu yansıtır. Eğer kullanmak radyoaktif reaksiyon için (veya başka bir şekilde etiketlenmiştir) nükleotit ve ayrı dört bir in boylarına göre başka bir yanında yaklaşımlar akrilamid jel, jel üzerine doğrudan baz dizisini okuyabilir. Karşıdaki şekil, dideoksi dizileme ilkesini göstermektedir.

1977'de Sanger ve arkadaşları, 5,386 baz çiftli bakteriyofaj φX174'ün tam dizisini sundular. On viral proteinin amino asit dizisi, doğrudan bu bakteriyel virüsün dizisinden okunabilirdi, çünkü bir proteindeki amino asidin hangi üç nükleobaz dizisini ( baz üçlüsü ) kodladığını belirleyen genetik kod , öncülük yoluyla biliniyordu. 1960'larda çalışmak. 1980 yılında Sanger, nükleik asitlerin sıralanmasına yaptığı katkılardan dolayı ikinci kez Nobel Ödülü'ne layık görüldü.

Sanger'in çalışmalarının genetik mühendisliği ve genom projesi için önemi

1970'lerin başlarında , herhangi bir kökene sahip DNA parçalarının bakterilerde çoğaltılabildiği klonlama yöntemleri geliştirildi, böylece dizileme için yeterli malzeme mevcut oldu. Bu, bir organizmanın, genomun tüm genetik bilgisinin sıralanması ve dolayısıyla bu organizma tarafından teorik olarak sentezlenebilen tüm proteinlerin dizilerinin dolaylı olarak türetilmesi olasılığını açtı . Bu nedenle, rekombinant klonlama tekniğinin mucitleri Stanley Norman Cohen ve Paul Berg ile birlikte Frederick Sanger, genetik mühendisliğinin ve genom projesinin babası olarak tanımlanabilir.

Alıntılar

“Bilimsel araştırma, düşünme, konuşma ve yapma ile ilgili üç ana faaliyetten sonuncusunu ve muhtemelen bunda en iyisini tercih ederim. Düşünme konusunda iyiyim ama konuşmada pek iyi değilim. "

"Daha önce nükleik asitlere pek ilgi duymamıştım. İki konu birbirine kenetlendiğinde Protein ve Nükleik Asitler üzerine Gordon Konferanslarına giderdim ve proteinlere geri dönmek için nükleik asit konuşmalarında otururdum. Bununla birlikte, Francis Crick gibi insanlar varken, nükleik asitleri görmezden gelmek veya onları sıralamanın önemini anlamakta başarısız olmak zordu. "

“Birçok bilim adamının aksine, 65 yaşıma geldiğimde emekli olmaya ve araştırmayı bırakmaya karar verdim. Bu, meslektaşlarımı ve bir ölçüde kendimi de şaşırttı. Birkaç yıl içinde 65 yaşında olacağımı ve işimi bırakıp her zaman yapmak istediğim ve hiç vakit bulamadığım bazı şeyleri yapma hakkına sahip olacağımı anlayıncaya kadar emekliliği düşünmemiştim. Bu olasılık şaşırtıcı derecede çekici görünüyordu, özellikle çalışmalarımız DNA dizileme yöntemiyle doruğa ulaştığında ve devam etmenin bir hayal kırıklığı olacağını düşündüm. "

İşler

Önemli orijinal eserler:

Protein sıralaması için
  • F. Sanger: İnsülinin Serbest Amino Grupları. İçinde: Biyokimyasal Dergisi . Cilt 39, No. 5, 1945, s. 507-515; PMID 16747948 ; PMC 1258275 (ücretsiz tam metin).
  • F. Sanger: İnsülinin terminal peptidleri. İçinde: Biyokimyasal Dergisi. Cilt 45, 1949, s. 563-574; PMID 15396627 ; PMC 1275055 (ücretsiz tam metin).
  • AP Ryle, F. Sanger, R. Kitai: İnsülinin disülfid bağları. İçinde: Biyokimyasal Dergisi. Cilt 60, 1955, s. 541-556; PMID 13249947 ; PMC 1216151 (ücretsiz tam metin).
DNA dizileme için
  • F. Sanger, S. Nicklen, AR Coulson: zincir sonlandırıcı inhibitörlerle DNA sekanslama. In: Ulusal Bilimler Akademisi Tutanakları . Cilt 74, 1977, s. 5463-5467; PMID 271968 ; PMC 431765 (ücretsiz tam metin).
  • F. Sanger, GM Air, BG Barrell, NL Brown, AR Coulson, CA Fiddes, CA Hutchison, PM Slocombe, M. Smith: Bakteriyofaj phi X174 DNA'sının nükleotid dizisi. İçinde: Doğa . Cilt 265, 1977, s. 687-695; PMID 870828 .
Otobiyografik, inceleme makalesi

Edebiyat

İnternet linkleri

Commons : Frederick Sanger  - Resimler, videolar ve ses dosyaları koleksiyonu

Bireysel kanıt

  1. ↑ a b Alok Jha: DNA öncüsü Frederick Sanger 95 yaşında öldü ( İngilizce ) In: The Guardian . 20 Kasım 2013. 21 Kasım 2013 tarihinde orjinalinden arşivlendi. 21 Kasım 2013 tarihinde erişildi.
  2. ^ Bavyera Bilimler Akademisi: Sorumlu üyeler . In: badw.de . Bavyera Bilimler Akademisi. 7 Kasım 2011 tarihinde orjinalinden arşivlendi . Erişim tarihi: 21 Kasım 2013.
  3. ^ Frederick Sanger: Diziler, Diziler ve Diziler . İçinde: Frederick Sanger, Margaret Dowding (Ed.): Seçilmiş Frederick Sanger Makaleleri: Yorumlarla . World Scientific, Singapur / River Edge / Londra 1996, ISBN 981-02-2430-3 , s. 635 (Giriş).
  4. ^ Frederick Sanger: Diziler, Diziler ve Diziler . İçinde: Frederick Sanger, Margaret Dowding (Ed.): Seçilmiş Frederick Sanger Makaleleri: Yorumlarla . World Scientific, Singapur / River Edge / Londra 1996, ISBN 981-02-2430-3 , s. 648 .
  5. ^ Frederick Sanger: Diziler, Diziler ve Diziler . İçinde: Frederick Sanger, Margaret Dowding (Ed.): Seçilmiş Frederick Sanger Makaleleri: Yorumlarla . World Scientific, Singapur / River Edge / Londra 1996, ISBN 981-02-2430-3 , s. 660 .
kişisel veri
SOYADI Sanger, Frederick
KISA AÇIKLAMA İngiliz biyokimyacı ve kimyada Nobel Ödülü sahibi
DOĞUM TARİHİ 13 Ağustos 1918
DOĞUM YERİ Rendcomb , İngiltere
ÖLÜM TARİHİ 19 Kasım 2013
Ölüm yeri Cambridge , İngiltere