Frederick Sanger

Frederick Sanger
Frederick Sanger en 1973
Nascimento13 de agosto de 1918
Rendcomb
Morte19 de novembro de 2013 (95 anos)
Cambridge
CidadaniaReino Unido, Reino Unido da Grã-Bretanha e Irlanda
CônjugeMargaret Joan Howe
Alma mater
Ocupaçãobioquímico, químico, professor universitário, imperativo de consciência
Distinções
Empregador(a)Universidade de Cambridge
Orientador(a)(es/s)Albert Neuberger. 15 April 1908 -- 14 August 1996: Elected F.R.S. 1951, Albert Neuberger
Religiãoateísmo agnóstico

Frederick Sanger ([ˈsæŋər]; 13 de agosto de 1918 – 19 de novembro de 2013) foi um bioquímico britânico que recebeu o Prêmio Nobel de Química duas vezes.

Ele ganhou o Prêmio de Química de 1958 por determinar a sequência de aminoácidos da insulina e de inúmeras outras proteínas, demonstrando no processo que cada uma tinha uma estrutura única e definida; essa foi uma descoberta fundamental para o dogma central da biologia molecular.

No recém-construído Laboratório de Biologia Molecular em Cambridge, ele desenvolveu e posteriormente aprimorou a primeira técnica de sequenciamento de DNA da história, que expandiu enormemente o número de experimentos viáveis em biologia molecular e permanece em uso amplo hoje. A descoberta lhe rendeu o Prêmio Nobel de Química de 1980, que compartilhou com Walter Gilbert e Paul Berg.

Ele é uma das apenas três pessoas a ganhar múltiplos Prêmios Nobel na mesma categoria (sendo os outros John Bardeen em física e Karl Barry Sharpless em química), e uma das cinco pessoas com dois Prêmios Nobel.

Início da vida e educação

Frederick Sanger nasceu em 13 de agosto de 1918 em Rendcomb, um pequeno vilarejo 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 um médico missionário anglicano na China, mas retornou à Inglaterra devido à saúde debilitada. Ele tinha 40 anos em 1916 quando se casou com Cicely, que era quatro anos mais jovem. O pai de Sanger converteu-se ao quacquerismo logo após o nascimento de seus dois filhos e criou as crianças como quacres. A mãe de Sanger era filha de um próspero fabricante de algodão e tinha origem quacre, mas não era quacre.Quando Sanger tinha cerca de cinco anos de idade, a família mudou-se para o pequeno vilarejo de Tanworth-in-Arden em Warwickshire. A família era razoavelmente abastada e contratou uma preceptora para ensinar as crianças. Em 1927, aos nove anos, ele foi enviado para a Downs School, uma escola preparatória interna administrada por quacres perto de Malvern. Seu irmão Theo estava um ano à sua frente na mesma escola. Em 1932, aos 14 anos, ele foi enviado para a recém-estabelecida Bryanston School em Dorset. Esta utilizava o sistema Dalton e tinha um regime mais liberal que Sanger preferia muito mais. Na escola, ele gostava de seus professores e apreciava particularmente as matérias científicas. Capaz de concluir seu School Certificate um ano antes, pelo qual recebeu sete créditos, Sanger pôde passar a maior parte de seu último ano escolar experimentando no laboratório ao lado de seu mestre de química, Geoffrey Ordish, que havia estudado originalmente na Universidade de Cambridge e sido pesquisador no Laboratório Cavendish. Trabalhar com Ordish trouxe uma mudança revigorante em relação a sentar e estudar livros e despertou o desejo de Sanger de seguir uma carreira científica. Em 1935, antes de ir para a faculdade, Sanger foi enviado para a Schule Schloss Salem no sul da Alemanha em um programa de intercâmbio. A escola dava grande ênfase ao atletismo, o que fez com que Sanger ficasse muito mais avançado no material do curso em comparação com os outros alunos. Ele ficou chocado ao saber que cada dia começava com leituras de Minha Luta ("Mein Kampf") de Hitler, seguidas por uma saudação Sieg Heil.

Em 1936, Sanger foi para o St John's College (Cambridge) para estudar ciências naturais. Seu pai havia frequentado o mesmo college. Para a Parte I do seu Tripos, ele fez cursos de física, química, bioquímica e matemática, mas teve dificuldades com física e matemática. Muitos dos outros alunos haviam estudado mais matemática na escola. Em seu segundo ano, ele substituiu a física pela fisiologia. Ele levou três anos para obter sua Parte I. Para sua Parte II, estudou bioquímica e obteve honras de 1ª classe (1st Class Honours). A bioquímica era um departamento relativamente novo fundado por Gowland Hopkins com professores entusiasmados que incluíam Malcolm Dixon, Joseph Needham e Ernest Baldwin.

Ambos os seus pais morreram de câncer durante os seus primeiros dois anos em Cambridge. Seu pai tinha 60 anos e sua mãe 58. Como estudante de graduação, as crenças de Sanger foram fortemente influenciadas por sua criação quacre. Ele era um pacifista e membro da Peace Pledge Union. Foi por meio de seu envolvimento com o Cambridge Scientists' Anti-War Group que ele conheceu sua futura esposa, Joan Howe, que estudava economia no Newnham College. Eles namoraram enquanto ele estudava para os exames da Parte II e se casaram depois que ele se formou em dezembro de 1940. Sanger, embora criado e influenciado por sua educação religiosa, mais tarde começou a perder de vista seus costumes relacionados ao quacquerismo. Ele começou a ver o mundo através de uma lente mais científica e, com o crescimento de sua pesquisa e desenvolvimento científico, lentamente se afastou mais da fé em que foi criado. Ele não tinha nada além de respeito pelo religioso e declarou que tirou duas coisas disso: a verdade e o respeito por toda a vida. Sob a Lei de Treinamento Militar de 1939, ele foi registrado provisoriamente como um objetor de consciência, e novamente sob a Lei de Serviço Nacional (Forças Armadas) de 1939, antes de receber isenção incondicional do serviço militar por um tribunal. Enquanto isso, realizou treinamento em trabalho de socorro social no centro quacre de Spicelands, Devon, e serviu brevemente como maqueiro hospitalar.

Sanger começou a estudar para um PhD em outubro de 1940 sob a orientação de N.W. "Bill" Pirie. Seu projeto era investigar se a proteína comestível poderia ser obtida da grama. Após pouco mais de um mês, Pirie deixou o departamento e Albert Neuberger tornou-se seu orientador. Sanger mudou seu projeto de pesquisa para estudar o metabolismo da lisina e um problema mais prático referente ao nitrogênio das batatas. Sua tese tinha o título "O metabolismo do aminoácido lisina no corpo animal" ("The metabolism of the amino acid lysine in the animal body"). Ele foi examinado por Charles Harington e Albert Charles Chibnall e recebeu seu doutorado em 1943.

Pesquisa e carreira

Sequência de aminoácidos da insulina bovina, com pontes dissulfeto mostradas em vermelho

Sequenciamento da insulina

Neuberger mudou-se para o National Institute for Medical Research em Londres, mas Sanger permaneceu em Cambridge e, em 1943, juntou-se ao grupo de Charles Chibnall, um químico de proteínas que havia assumido recentemente a chefia do Departamento de Bioquímica. Chibnall já havia feito alguns trabalhos sobre a composição de aminoácidos da insulina bovina e sugeriu que Sanger examinasse os grupos amino na proteína. A insulina podia ser comprada na rede de farmácias Boots e era uma das pouquíssimas proteínas que estavam disponíveis em forma pura. Até esse momento, Sanger vinha se financiando. No grupo de Chibnall, ele foi inicialmente 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, presumia-se amplamente que as proteínas fossem um tanto amorfas. Ao determinar essas sequências, Sanger provou que as proteínas têm uma composição química definida.Para chegar a esse ponto, Sanger aprimorou um método de cromatografia de partição desenvolvido originalmente por Richard Laurence Millington Synge e Archer John Porter Martin para determinar a composição de aminoácidos na lã. Sanger usou um reagente químico, o 1-fluoro-2,4-dinitrobenzeno (agora também conhecido como Reagente de Sanger, fluorodinitrobenzeno, FDNB ou DNFB), obtido a partir de pesquisas sobre gás tóxico feitas por Bernard Charles Saunders no Departamento de Química da Universidade de Cambridge. O reagente de Sanger provou ser eficaz na marcação do grupo amino N-terminal em uma das extremidades da cadeia polipeptídica. Ele então hidrolisou parcialmente a insulina em peptídeos curtos, seja com ácido clorídrico ou usando uma enzima como a 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, perpendicularmente a ela, por cromatografia na outra. Os diferentes fragmentos de peptídeos da insulina, detectados com ninhidrina, moveram-se para diferentes posições no papel, criando um padrão distinto que Sanger chamou de "impressões digitais". O peptídeo do N-terminal podia ser reconhecido pela cor amarela conferida pelo rótulo do FDNB, e a identidade do aminoácido marcado no final do peptídeo era determinada pela hidrólise ácida completa e pela descoberta de qual dinitrofenil-aminoácido estava lá.

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 podiam então ser montados nas sequências de aminoácidos mais longas para deduzir a estrutura completa da insulina. Finalmente, como as cadeias A e B são fisiologicamente inativas sem as três ligações dissulfeto de ligação (duas intercadeias, uma intracadeia na A), Sanger e seus colaboradores determinaram suas atribuições em 1955. A principal conclusão de Sanger foi que as duas cadeias polipeptídicas da proteína insulina tinham sequências de aminoácidos precisas 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 Francis Crick para o desenvolvimento de ideias sobre como o DNA codifica proteínas.

Sequenciamento do RNA

Sanger em 1960

A partir de 1951, Sanger foi membro da equipe externa do Medical Research Council e, quando abriram o Laboratório de Biologia Molecular em 1962, ele se mudou de seus laboratórios no Departamento de Bioquímica da universidade para o andar superior do novo prédio. Ele se tornou chefe da divisão de Química de Proteínas.Antes de sua mudança, Sanger começou a explorar a possibilidade de sequenciar moléculas de RNA e iniciou o desenvolvimento de métodos para separar fragmentos de ribonucleotídeos gerados com nucleases específicas. Ele fez esse trabalho enquanto tentava aprimorar as técnicas de sequenciamento que havia desenvolvido durante seu trabalho com a insulina.

O principal desafio no trabalho era encontrar um pedaço puro de RNA para sequenciar. No decorrer do trabalho, ele descobriu em 1964, com Kjeld Marcker, o tRNA formilmetionina que inicia a síntese de proteínas em bactérias. Ele foi derrotado na corrida para ser o primeiro a sequenciar uma molécula de tRNA por um grupo liderado por Robert Holley da Universidade Cornell, que publicou a sequência dos 77 ribonucleotídeos do tRNA da alanina do Saccharomyces cerevisiae em 1965. Em 1967, o grupo de Sanger havia determinado a sequência de nucleotídeos do RNA ribossômico 5S da Escherichia coli, um pequeno RNA de 120 nucleotídeos.

Sequenciamento do DNA

Sanger então voltou-se para o sequenciamento do DNA, o que exigiria uma abordagem inteiramente diferente. Ele analisou diferentes maneiras de usar a DNA polimerase I da E. coli para copiar o DNA de fita simples. Em 1975, junto com Alan Coulson, publicou um procedimento de sequenciamento usando DNA polimerase com nucleotídeos radiomarcados que chamou de técnica "Plus e Minus". Isso envolvia dois métodos intimamente relacionados que geravam oligonucleotídeos curtos com extremidades 3' definidas. Estes podiam ser fracionados por eletroforese em um gel de poliacrilamida e visualizados usando autorradiografia. O procedimento podia sequenciar até 80 nucleotídeos de uma só vez e foi uma grande melhoria em relação ao que havia antes, mas ainda era muito trabalhoso. No entanto, seu grupo conseguiu sequenciar a maior parte dos 5.386 nucleotídeos do bacteriófago de fita simples φX174. Esse foi o primeiro genoma baseado em DNA totalmente sequenciado. Para a surpresa deles, descobriram que as regiões codificantes de alguns dos genes se sobrepunham umas às outras.

Em 1977, Sanger e seus colegas introduziram o método de terminação de cadeia "didesoxi" para sequenciar moléculas de DNA, também conhecido como o "Método de Sanger". Essa foi uma grande descoberta e permitiu que longos trechos de DNA fossem sequenciados de forma rápida e precisa. 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 seus colegas para sequenciar o DNA mitocondrial humano (16.569 pares de bases) e o bacteriófago λ (48.502 pares de bases). O método didesoxi foi eventualmente usado para sequenciar todo o genoma humano.

Alunos de pós-graduação

Durante o curso de sua carreira, Sanger orientou mais de dez alunos de PhD, dois dos quais também ganharam 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 nos telômeros e na ação da telomerase.

Regra de Sanger

... toda vez que se obtém um desenvolvimento técnico que é duas a três vezes ou mais eficiente, preciso e barato, toda uma gama de experimentos se abre.


Esta regra não deve ser confundida com a regra de Terence Sanger, que está relacionada à regra de Oja.

Prêmios e honrarias

Sanger é uma das únicas duas pessoas a terem sido premiadas com o Prêmio Nobel de Química duas vezes (sendo a outra Karl Barry Sharpless em 2001 e 2022), e uma das apenas cinco pessoas laureadas com dois Prêmios Nobel: As outras quatro foram Marie Curie (Física, 1903 e Química, 1911), Linus Pauling (Química, 1954 e Paz, 1962), John Bardeen (duas vezes Física, 1956 e 1972) e Karl Barry Sharpless (duas vezes Química, 2001 e 2022).

O Wellcome Trust Sanger Institute (anteriormente o Sanger Centre) foi nomeado em sua homenagem.

Vida pessoal

Casamento e família

Sanger casou-se com Margaret Joan Howe (não confundir com Margaret Sanger, a pioneira americana do controle de natalidade) em 1940. Ela morreu em 2012. Eles tiveram três filhos — Robin, nascido em 1943, Peter, nascido em 1946 e Sally Joan, nascida em 1960. Ele disse que sua esposa "contribuiu mais para seu trabalho do que qualquer outra pessoa, proporcionando um lar calmo e feliz".

Vida posterior

O Sanger Institute

Sanger aposentou-se em 1983, aos 65 anos, em sua casa, "Far Leys", em Swaffham Bulbeck, fora de Cambridge.

Em 1992, o Wellcome Trust e o Medical Research Council fundaram o Sanger Centre (hoje Sanger Institute), nomeado em sua homenagem. O instituto fica no Wellcome Trust Genome Campus, perto de Hinxton, a apenas alguns quilômetros da casa de Sanger. Ele concordou em ter o Centro nomeado em sua homenagem quando solicitado por John Sulston, o diretor fundador, mas alertou: "É melhor que seja bom." Foi aberto por Sanger pessoalmente em 4 de outubro de 1993, com uma equipe de menos de 50 pessoas, e passou a desempenhar um papel de liderança no sequenciamento do genoma humano. O Instituto tinha cerca de 900 pessoas em 2020 e é um dos maiores centros de pesquisa genômica do mundo.

Sanger disse que não encontrou evidências de um Deus, por isso tornou-se agnóstico. Em uma entrevista publicada no jornal The Times em 2000, Sanger foi citado dizendo: "Meu pai era um quacre comprometido e fui criado como quacre, e para eles a verdade é muito importante. Eu me afastei dessas crenças – a gente obviamente procura a verdade, mas precisa de alguma prova para isso. Mesmo que eu quisesse acreditar em Deus, acharia muito difícil. Eu precisaria ver provas".

Ele recusou a oferta de um titulo de cavaleiro (knighthood), pois não desejava ser tratado por "Sir". Ele foi citado dizendo: "Um título de cavaleiro faz você diferente, não faz?, e eu não quero ser diferente." Em 1986, ele aceitou a admissão na Ordem do Mérito, que pode ter apenas 24 membros vivos.

Em 2007, a Sociedade de Bioquímica britânica recebeu uma doação do Wellcome Trust para catalogar e preservar os 35 cadernos de laboratório nos quais Sanger registrou suas pesquisas de 1944 a 1983. Ao relatar este assunto, a revista Science observou que Sanger, "a pessoa mais modesta que você poderia esperar conhecer", estava passando seu tempo cuidando do jardim em sua casa em Cambridgeshire.

Sanger morreu enquanto dormia no Addenbrooke's Hospital em Cambridge em 19 de novembro de 2013. Como observado em seu obituário, ele havia se descrito como "apenas um sujeito que se divertia em um laboratório" e "academicamente não brilhante".

Política global

Ele foi um dos signatários do acordo para convocar uma convenção para redigir uma constituição mundial. Como resultado, pela primeira vez na história humana, uma Assembleia Constituinte Mundial se reuniu para redigir e adotar uma Constituição para a Federação da Terra.

Publicações selecionadas

Referências

Citações

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Bibliografia

Ligações externas

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Alexander Todd		 Nobel de Química
1958		 Sucedido por
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Gilbert Roberts, Walter Thomas James Morgan e Michael Atiyah		 Medalha Real
1969
com Charles William Oatley e George Deacon		 Sucedido por
John Fleetwood Baker, William Albert Hugh Rushton e Kingsley Charles Dunham
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Dorothy Crowfoot Hodgkin		 Medalha Copley
1977		 Sucedido por
Robert Burns Woodward
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Herbert Charles Brown e Georg Wittig		 Nobel de Química
1980
com Paul Berg e Walter Gilbert		 Sucedido por
Roald Hoffmann e Ken'ichi Fukui