Ученые

Фредерик Сенгер родился 13 августа 1918 года в Рендкомбе (графство Глостершир, Англия) в семье Фредерика Сенгера, врача общей практики, и Сисели Сенгер (в девичестве Кридсон).Его отец работал в качестве англиканского медицинского миссионера в Китае, но вернулся в Англию из-за плохого состояния здоровья, где в возрасте 40 лет вступил в брак с Сисели. Сенгер-младший был вторым ребёнком в семье: брат Теодор был старше его на год, а сестра Мэри — моложе на пять лет.

В возрасте около пяти лет Сенгер вместе с семьёй переехал в небольшое поселение Тэнворт-в-Ардене (Уорвикшир). Семья Сенгеров была достаточно обеспеченной, и для обучения детей была приглашена гувернантка. В 1927 году Фредерика отдали в школу ДаунсМалверн — подготовительное учебное заведение в ведении квакеров возле г. Малверна, где также обучался его старший брат Теодор. В 1932 году Сенгер поступил в недавно основанную школу Брайанстоун в Дорсете. Методом обучения в этой школе являлся Дальтон-план, и более свободный режим оказался для Сенгера намного предпочтительнее. Среди всех школьных предметов он выделял естественнонаучное направление. Будучи выдающимся учеником и получив свидетельство об окончании школы на год раньше, последний год обучения Сенгер провел, главным образом, в школьной лаборатории под руководством своего учителя, Джеффри Одиша, сотрудника Кавендишской лаборатории.

В 1936 году Ф. Сенгер поступил в колледж Сент-Джонс (Кембридж), который посещал его отец. Сенгеру понадобилось три года, чтобы сдать Этап I Трайпоса. С этой целью он изучил курсы физики, химии, биохимии и математики, при этом испытав трудности с физикой и математикой, так как школьная математическая подготовка многих других студентов была лучше. На втором году обучения Сенгер заменил физику физиологией. Для сдачи Этапа II он изучал биохимию и получил Первый класс с отличием.

В это время умерли от рака его родители: отец в возрасте 60 лет и мать в возрасте 58. Тогда же сформировались основные убеждения Сенгера, обусловленные сильным влиянием квакерского воспитания. Он был пацифистом и членом Союза обета мира. Именно благодаря его причастности к антивоенной группе Кембриджских ученых он познакомился со своей будущей женой, Маргарет Джоан Хоув, изучавшей экономику в женскомКоллеждеНьюнэм. По закону военной подготовки 1939 года Сенгер был временно зарегистрирован в качестве отказника, и повторно в соответствии с Законом Национальной службы (ВС) 1939 года, перед тем, как получить бессрочное освобождение от военной службы трибуналом. В то же время он провел подготовку в области социальной работы по оказанию помощи в центре квакеров, Девоне и некоторое время служил в качестве санитара.

В октябре 1940 года Фредерик Сенгер под руководством НорманаПири начал работу над докторской диссертацией. Темой его исследований была разработка способов получения пищевого белка из растений. После того, как чуть больше месяца спустя Пири покинул кафедру, научным руководителем Сенгера стал Альберт Нойбергер[en]. При этом направление исследований Сенгера сменилось на изучение метаболизма аминокислоты лизина и более практическую проблему азота картофеля. Его диссертация носила название «Метаболизм аминокислоты лизина в организме животного». В 1943 году Сенгер получил степень доктора философии.

Ньюбергер переехал в Национальный институт медицинских исследований в Лондоне, но Сенгер остался в Кембридже и в 1943 году присоединился к группе Чарльза Чибнелла, специалиста в области химии белков, недавно получившего должность профессора на кафедре биохимии. Ранее Чибнеллом уже была проделана работа по определению аминокислотного состава бычьего инсулина. Он предположил, что Сенгер прежде всего обратит внимание на аминогруппы белка. Инсулин, который можно было приобрести в сети аптек Boots, являлся одним из немногих белков, доступных в очищенном виде. До этого Сенгер сам занимался финансированием своих исследований, однако в научной группе Чибнелла он получил поддержку со стороны Медицинского исследовательского совета, а затем, с 1944 до 1951 г., был удостоен премии Бейт Мемориал за фундаментальные медицинские исследования.

Первым успехом Сенгера было определение полной аминокислотной последовательности двух полипептидных цепей бычьего инсулина, А (21 аминокислотный остаток) и В (30 аминокислотных остатков), в 1952 и 1951 годах соответственно.До было принято считать, что белки обладают неупорядоченной структурой. Определив эти последовательности, Сенгер доказал, что белки имеют определенный химический состав.

Для подтверждения этого факта Сенгер усовершенствовал метод распределительной хроматографии, впервые предложенный Ричардом Лоренсом МиллингтономСингом и Арчером Джоном Портером Мартином, чтобы определить аминокислотный состав белка шерсти. Сенгер использовал химический реагент 1-фтор-2,4-динитробензол (в настоящее время также известный как реактив Сенгера, фтординитробензол, FDNB или DNFB). Это вещество было получено в результате исследований Бернхардом Чарльзом Сондерсом боевых отравляющих веществ на химическом факультете Кембриджского университета. С помощью реактива Сенгера оказалось возможным пометить N-концевую аминогруппу на одном конце полипептидной цепи. Затем Сенгер провел частичный гидролиз инсулина до коротких пептидов, используя как соляную кислоту, так и протеолитические ферменты, например трипсин. Смесь пептидов фракционировали на листе фильтровальной бумаги с помощью двумерного электрофореза в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Различные пептидные фрагменты инсулина, прокрашенные нингидрином, переместились в разные места на бумаге, создавая четкую картину, названную Сенгером «отпечатки пальцев». N-концевой пептид определяли по жёлтой окраске, обусловленной FDNB-меткой, после чего путём исчерпывающего кислотного гидролиза устанавливали тип концевого аминокислотного остатка, регистрируемого в виде динитрофениламинокислоты.

Повторением этой процедуры Сенгер определил последовательности набора пептидов, полученных с использованием различных методов первоначального частичного гидролиза. Из более коротких пептидных цепей удалось построить полную структуру инсулина. Наконец, так как цепи А и В являются физиологически неактивными без трех дисульфидных связей (двух межцепочечных и одной внутрицепочечной в цепи А), Сенгер и соавторы определили их расположение в 1955 году и установили брутто-формулу инсулина C337N65O75S6. Главный вывод Сенгера состоял в том, что две полипептидные цепи белка инсулина имеют определенные аминокислотные последовательности, и, следовательно, уникальной последовательностью обладает любой белок. Именно за это достижение Сенгеру была присуждена первая Нобелевская премия по химии в 1958 году. Открытие имело решающее значение для предложенной позже Криком гипотезы о кодировании аминокислотных последовательностей белков последовательностью оснований в генетическом материале ДНК (или РНК). Эти работы послужили основой для синтетического получения инсулина и других гормонов.

С 1951 г. Сенгер являлся членом внешнего персонала Совета по медицинским исследованиям, и с открытием лаборатории молекулярной биологии в 1962 г. переехал на факультет биохимии Кембриджа, возглавив кафедру химии белков.

До своего переезда Сенгер начал изучение возможности секвенирования молекул РНК и разработку методов для разделения рибонуклеотидов, полученных в результате действия специфичных нуклеаз. Эта работа была проведена им в попытке усовершенствовать методы секвенирования, разработанные в процессе исследований инсулина.

Основная проблема заключалась в выделении очищенного фрагмента РНК для определения последовательности. В ходе работы в 1964 г., совместно с КьелдомМакером, Сенгером была открыта формилметионин-тРНК, инициирующая синтез белка в бактериях. Однако первенство в расшифровке последовательности молекулы тРНКСенгер уступил научной группе во главе с Робертом Холли из Корнеллского университета, определившей последовательность аланин-тРНК длиной 77 рибонуклеотидов из Saccharomycescerevisiae в 1965 г. Тогда же Ф. Сенгер предложил метить РНК и ДНК, предназначенные для структурных исследований, радиоактивным изотопом фосфора 32Р, что позволило осуществлять работы с чрезвычайно малым количеством материала — 10−6 г. Только к 1967 году научной группой Сенгера была определена нуклеотидная последовательность рибосомной 5S РНК из Escherichiacoli — небольшой РНК из 120 нуклеотидов.

С целью секвенирования ДНК, требовавшего совершенно иного подхода, Сенгер рассматривал различные способы использования ДНК-полимеразы I из E.coli применительно к удвоению одноцепочечной ДНК. В 1975 г., совместно с Аланом Коулсоном, он опубликовал методику секвенирования с использованием ДНК-полимеразы и радиоактивно меченых нуклеотидов, которую он назвал техникой «Плюс и минус».Техника включала два тесно связанных метода, с помощью которых синтезировали короткие олигонуклеотиды, несущие метки на 3'-концах. Эти фрагменты ДНК затем фракционировали методом электрофореза в полиакриламидном геле и визуализировали с помощью авторадиографии. Методика позволяла осуществить секвенирование фрагментов ДНК длиной до 80 нуклеотидов за один раз, что демонстрировало существенный прогресс по сравнению с предыдущими исследованиями, однако по-прежнему оставалась достаточно трудоемкой. Тем не менее, научной группой Сенгера было выполнено секвенирование большинства из 5,386 нуклеотидов одноцепочечной ДНК бактериофага φX174. Это был первый полностью секвенированный ДНК-геном. К своему удивлению, Сенгер с коллегами обнаружили, что кодирующие области некоторых из генов перекрываются друг с другом.

В 1977 году Сенгер и его коллеги представили метод расшифровки первичной структуры ДНК, также известный как «метод Сенгера», основанный на ферментативном синтезе высокорадиоактивной комплементарной последовательности ДНК на изучаемой однонитевой ДНК как на матрице. Был совершен большой прорыв, так как метод позволил быстро и точно секвенировать длинные ДНК-последовательности. Это открытие принесло Сенгеру вторую Нобелевскую премию по химии в 1980 году, которую он разделил с Уолтером Гилбертом и Полом Бергом.  Новый метод был использован Сенгером и коллегами для определения последовательности человеческой митохондриальной ДНК (16,569 пар оснований) и бактериофага λ (48,502 пар оснований).  Метод Сенгера в конечном счёте использовали для секвенирования всего генома человека.

В продолжение карьеры Ф. Сенгера под его руководством работало более десяти аспирантов, двое из которых также были удостоены Нобелевской премии. Его первым аспирантом был Родни Портер, который присоединился к исследовательской группе в 1947 году. Позже, в 1972 г., Портер разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине с ДжералдомЭдельманом за работу по исследованию химической структуры антител. Элизабет Блэкберн поступила в аспирантуру и работала в лаборатории Сенгера в период с 1971 по 1974 г. В 2009 году она разделила Нобелевскую премию по физиологии и медицине с Кэролайн Грейдер и Джеком Шостаком за открытие механизмов защиты хромосом от концевой недорепликации с помощью теломер и теломеразы.

В 1983 году, в возрасте 65 лет, Сенгер вышел в отставку и вернулся к себе домой, в СофэмБалбэк (графство Кембриджшир). Ученый любил проводить время, работая в саду своего дома.

В 1992 году он подписал «Предупреждение человечеству».

Сенгер ушел из жизни во сне в больнице Адденбрукс в Кембридже 19 ноября 2013 г.

Награды и премии

• Был удостоен Нобелевской премии по химии дважды, и одним из четырех двукратных лауреатов Нобелевской премии, наряду с Марией Кюри (физика, 1903 г. и химия, 1911), ЛайнусомПолингом (химия, 1954 и премия мира, 1962) и Джоном Бардином(дважды физика, 1956 и 1972).
• Медаль Кордэй — Моргана (1951)
• Член Лондонского королевского общества (с 1954 года
• Нобелевские премии по химии (1958, 1980)
• Командор ордена Британской империи (1963)
• Королевская медаль Лондонского королевского общества (1969)
• Международная премия Гайрднера (1971, 1979)
• Медаль Копли (1977)
• Премия Уэланда (1978)
• Премия Луизы Гросс Хорвиц (1979)
• Премия Альберта Ласкера за фундаментальные медицинские исследования (1979)
• Орден Кавалеров Чести (1981)
• Член Австралийской академии наук (с 1982 года)
• ОрденЗаслуг (1986)
• Премия ABRF[46] (1994)
• Golden Plate Award, Academy of Achievement (2000)

Память

• В 1992 году фондом WellcomeTrust и Британским советом по медицинским исследованиям был основан Исследовательский центр Сенгера (ныне Институт Сенгера), названный в честь ученого. Институт расположен возле Хинкстона (графство Кембриджшир), всего в нескольких милях от дома Сенгера. Он был открыт лично Сенгером 4 октября 1993 года, со штатом менее 50 человек, и продолжал играть ведущую роль в исследованиях генома человека и других организмов. В настоящее время Институт насчитывает более чем 900 сотрудников и является одним из крупнейших в мире геномных исследовательских центров.

Семья

• В 1940 году Сенгер женился на Маргарет Джоан Хоув. В семье было трое детей — Робин (род.в 1943 году), Питер (род. в 1946 году) и Салли Джоан (род. в 1960 году)

Интересные факты

• Как отмечено в некрологе ученого, он считал себя «просто парнем, который возился в лаборатории», и «академически не выдающимся». Сенгеер отклонил предложение получить рыцарское звание, потому что ему не хотелось, чтобы к нему обращались «Сэр». По этому поводу он сказал: «Рыцарское звание делает тебя особенным, не так ли? Но я не хочу быть особенным».
• В 2007 году Британское биохимическое общество получило грант от фонда WellcomeTrust на каталогизирование и хранение 35 лабораторных журналов, в которые Сенгер записывал свои исследования с 1944 по 1983 г. Сообщая об этом, журнал Science отозвался об ученом как о «самом скромном человеке, которого вы могли бы надеяться встретить».

Литература

• https://ru.wikipedia.org/wiki/Сенгер,_Фредерик

• Назад
• Вперёд