Фредерик Сенгер: Единственный в истории двукратный лауреат Нобелевской премии по химии умер на 96-м году жизни

21 ноября 2013 в 11:20

В среду, 20 ноября, в возрасте 95 лет скончался британский биохимик, дважды лауреат Нобелевской премии Фредерик Сенгер. Многие современники и последователи считают Фредерика Сенгера одним из самых великих людей в истории науки и ставят его имя в один ряд с Альбертом Эйнштейном и Чарльзом Дарвином

"Отец генетики" Фредерик Сенгер. Фото www.newsfiber.com

Свои рекордные две Нобелевские премии он получил в 1958 и 1980 годах за определение структуры инсулина и работу с расшифровкой ДНК. Научное сообщество даже наградило его неформальным титулом "отца генетики". "Он был одним из самых важных ученых двадцатого века", - приводит слова пионера биологии Крейга Вентера агентство Reuters.

Британский профессор и коллега Сенгера доктор Джереми Фаррер поделился своим сожалением по поводу ухода мэтра с  BBCnews: "Я очень сожалею о смерти Фреда Сенгера, одного из величайших ученых нашего поколения и единственного британца, которому выпала честь дважды удостоиться Нобелевской премии".

Бывший глава Королевского совета медицинских исследований профессор Колин Блэкмор также поделился своими сожалениями: "Смерть великого человека всегда влечет за собой гиперболизацию его достижений, но случай Сенгера особенный, тут просто невозможно переоценить вклад, который он внес в современную биологическую науку".

Спасение для диабетиков

Доктор Сенгер получил известность за работы по расшифровке структуры инсулина. Два фундаментальных исследования по этой теме были проведены в 1951 и 1952 годах.  Именно он первым понял, из каких аминокислот и в каком порядке состоит гормон, ставший спасительным для миллионов диабетиков по всему миру.

Открытие Сенгера имела важные последствия для биохимии и зарождающейся науки – молекулярной биологии. Результаты проведенных им исследований окончательно доказали, что белки состоят из аминокислот, соединенных в цепи пептидными связями. В начале XX века многие химики полагали, что белки представляют собой смесь родственных соединений. Сенгер, однако, установил, что белок – это особое химическое вещество с уникальной структурой и что каждое место в цепи занято определенной аминокислотой. Он также доказал, что ферменты могут разрывать пептидные цепи в заранее установленных местах. Применение этого метода помогло биохимикам определить структуру многих других белков.

В 1958 году Сенгеру была присуждена Нобелевская премия по химии «за установление структур белков, особенно инсулина». В своей Нобелевской лекции Сенгер подчеркнул большое практическое значение проведенной им работы. «Установление структуры инсулина, безусловно, открывает путь к исследованию других белков, – сказал он. – Можно также надеяться, что изучение белков поможет выявить изменения, которые происходят в организме во время болезни, и что наши усилия могут принести человечеству большую практическую пользу».

Генетика

Еще до получения своей первой Нобелевской премии Сенгер занялся изучением генетики. Отчасти это произошло под влиянием дружбы ученого с Фрэнсисом Криком.  Для Сенгера одним из наиболее поразительных фактов, касающихся последовательности чередования отдельных групп в инсулине, было явное отсутствие какого бы то ни было принципа уникального расположения аминокислот. А ведь от этого, казалось бы, случайного порядка зависела важная физиологическая деятельность.

Сенгер не понимал, каким образом белок может соединяться именно в такой последовательности, однако было очевидно, что у этого порядка должны быть определенные истоки. В середине 50-х гг. Крик (который вместе с Джеймсом Д.Уотсоном первый описал структуру генетического вещества дезоксирибонуклеиновой кислоты, или ДНК) объяснил сделанные Сенгером открытия, прибегнув к «гипотезе последовательности», которая заключалась в том, что информацию, определяющую последовательность аминокислот в белке, несут гены. Позднее было установлено, что сами гены представляют собой последовательность звеньев, отдельные группы которых соответствуют определенной аминокислоте.

Последовательности ДНК и РНК представляют большие трудности для анализа, чем белковые последовательности, поскольку они длиннее. Типичная белковая цепь может содержать до пятидесяти аминокислот, а типичная мРНК содержит сотни нуклеотидов. ДНК даже крошечного вируса состоит из тысяч нуклеотидов. И тем не менее последовательности нуклеиновых кислот легче поддаются раскодированию, чем белковые последовательности, из-за их фундаментального различия: в то время как каждое место в белковой цепи может быть занято любой из 20 различных аминокислот, существует только 4 «претендента» на каждое место в последовательности ДНК – нуклеотиды, сокращенно называемых А, Т, Ц и Г (по названию их оснований).

Разработка метода установления последовательности в ДНК

В 1958 году Роберт У. Холли предпринял попытку установить последовательность цепи тРНК. Несмотря на то, что длина этих коротких цепей не превышает 100 нуклеотидов, эта работа из-за сложности установления последовательности затянулась до 1965 года. На Сенгера произвела глубокое впечатление работа Холли, но он искал более действенный метод установления последовательности, доступный для применения к цепям мРНК, длина которых нередко достигает нескольких сотен нуклеотидов.

В начале 60-х гг. он и его коллеги разработали такую технологию. Применив ферменты, они разорвали цепи мРНК на более мелкие цепи и проследили последовательность в каждой из них отдельно. Затем на основании заключений о взаимоотношении между фрагментами была определена последовательность во всей цепи.

Такой подход, однако, требовал массы времени и терпения, и Сенгер решил разработать аналитический метод установления последовательности в ДНК. Он добился этого в 1973 году.

Предложенная им процедура заключалась в том, что двойная цепь молекулы ДНК разбивалась на одинарные цепи (называемые стренгами), а затем полученный материал группировался в четыре образца. Каждый образец начинают восстанавливать до первоначальной последовательности двойной цепи, исходя из шаблона одинарной цепи. Однако исследователи останавливают процесс восстановления на разных нуклеотидах для каждого образца либо путем ограничения концентрации того или иного свободного нуклеотида, либо помещая в цепь определенный нуклеотид с таким химикатом, который предотвращает дальнейший синтез.

В результате этого реконструированные цепи представляют собой образцы различной длины, но каждая заканчивается одинаковым нуклеотидом. Затем эти четыре образца одновременно пропускают через фильтрующий материал, называемый сверхтонким акриламидным гелем, который разделяет эти цепи в соответствии с их длиной, поскольку более короткие цепи проходят через гель быстрее. И тогда нуклеотидная последовательность первоначальной цепи ДНК может быть прочитана прямо с геля путем сравнения следов, оставленных образцами.

Эффективность дидезоксидного метода

В то время как Сенгер и его коллеги работали над этим методом (названным дидекоксидным методом по типу используемого при этом ограничивающего химиката), американские ученые Уолтер Джилберт  и Аллан Мэксам разрабатывали другую процедуру установления нуклеотидных последовательностей. В соответствии с их методом фрагменты цепи ДНК различной длины получают, разрывая цепь на специфических основаниях. Этот подход напоминает метод, который применил Сенгер для установления последовательностей в белковых цепях и цепях РНК. Как технология Сенгера, так и технология Джилберта стали важнейшим инструментом генной инженерии, хотя метод Сенгера несколько более эффективен при работе с очень длинными последовательностями. Еще в 1978 году Сенгер и его коллеги продемонстрировали действенность дидезоксидного метода, установив последовательность 5375 оснований в цепи ДНК бактериального вируса. Это был первый случай такой подробной расшифровки цепи ДНК.

Эта техника используется до сих пор и лишь в последнее десятилетие стала уступать методам сканирования, использующим цифровые технологии

В 1980 г. Сенгеру и Джилберту была присуждена половина Нобелевской премии по химии «за вклад в установлении основных последовательностей в нуклеиновых кислотах». Другая половина премии была присуждена Полу Бергу. Эти трое ученых, сказал в своей вступительной речи от имени Шведской королевской академии наук Б. Г. Мальстрем, «сделали возможным проникновение в еще большие глубины в нашем понимании взаимосвязи между химической структурой и биохимической функцией генетического материала».

Не наукой единой

Фредерик Сенгер родился 13 августа 1918 года в британском городе Рендкомб в Глостершире. В 1940 году он заканчивает Кембриджский университет и сразу начинает работать в местных лабораториях, где совершит все свои главные открытия. Уйдет он из Кембриджа только в 1983-м году, чтобы посвятить себя семье и любимому им парусному спорту. Особенно трогательные отношения связывали Сенгера и его жену. "Я женился на Маргарет Джоан Хоув в 1940-м году. Она не ученый, но помогла мне в моих исследованиях более, чем кто-либо, обеспечив тепло и уют дома", - вспоминает слова Фреденика Сенгера BBC news.

В 1986-м году его наградили британским Орденом заслуг, также королева хотела посвятить его в рыцари, но он отказался, так как не хотел называться сэром. Это, видимо, слишком противоречило скромности человека, который даже после всеобщего признания говорил, что он "простой парень, зависающий в лаборатории".

В честь Фредерика назван Институт Сенгера - крупнейший исследовательский центр по изучению генома, расположенный в Кембриджшире и основанный в 1992 году фондом "Wellcome Trust" и Британским Советом по Медицинским Исследованиям с целью исследования генома человека и других организмов.

Источник: News ru.com, Краткий очерк истории химии
Теги:  химия, днк, РНК, молекула, инсулин, генетика, диабет, нобелевскаяпремия, сенгер, биохимия
Нет комментариев
Добавить комментарий
Ничего не найдено