フレデリック・サンガー

フレデリック・サンガー OM CH CBE FRS FAA
生まれる	( 1918-08-13 )1918年8月13日 レンコム、グロスターシャー、イングランド
死亡	2013年11月19日(2013-11-19)（享年95歳） ケンブリッジ、イギリス[3]
母校	ケンブリッジ大学セント・ジョンズ・カレッジ（BA、PhD）
知られている	インスリンのアミノ酸配列の決定 サンガー配列決定 サンガーセンター
配偶者	マーガレット・ジョーン・ハウ[4]
受賞歴	ノーベル化学賞（1958年、1980年） ロイヤルメダル（1969年） ガードナー財団国際賞（1971年） ウィリアム・ベイト・ハーディ賞(1976) コプリー賞（1977年） ルイザ・グロス・ホロウィッツ賞(1979)
科学者としてのキャリア
フィールド	生化学
機関	ケンブリッジ大学 分子生物学研究室
論文	動物体内のアミノ酸リジンの代謝 （1943年）
博士課程の指導教員	アルバート・ノイバーガー[1]
博士課程の学生	ジョージ・ブラウンリー[2] エリザベス・ブラックバーン ロドニー・ポーター

フレデリック・サンガー OM CH CBE FRS FAA（/ ˈ s æ ŋ ər / ; 1918年8月13日 - 2013年11月19日）は、ノーベル化学賞を2度受賞したイギリスの生化学者です。

彼はインスリンと他の多くのタンパク質のアミノ酸配列を決定し、その過程でそれぞれが独自の明確な構造を持っていることを実証したことで1958年の化学賞を受賞した。これは分子生物学のセントラルドグマの基礎となる発見であった。

ケンブリッジに新設された分子生物学研究所で、彼は史上初の DNA 配列解析技術を開発し、その後改良しました。この技術は分子生物学で実行可能な実験の数を大幅に増やし、現在でも広く使用されています。この画期的な発明により、彼は 1980 年のノーベル化学賞を受賞し、ウォルター・ギルバートとポール・バーグと共に受賞しました。

彼は、同じ分野で複数のノーベル賞を受賞したわずか3人のうちの1人です（他の2人は物理学のジョン・バーディーン、化学のカール・バリー・シャープレスです）^{[5] 。また、} 2つのノーベル賞を受賞した5人のうちの1人です。

フレデリック・サンガーは1918年8月13日、イギリスのグロスターシャー州レンドコムの小さな村で、開業医のフレデリック・サンガーと妻シセリー・サンガー（旧姓クルードソン）の次男として生まれた。 ^[6]彼は3人兄弟の1人だった。兄のセオドアは1歳年上で、妹のメイ（メアリー）は5歳年下だった。^[7] 彼の父親は中国で英国国教会の医療宣教師として働いていたが、健康を害したためイギリスに戻った。1916年、彼が40歳の時に4歳年下のシセリーと結婚した。サンガーの父親は2人の息子が生まれるとすぐにクエーカー教に改宗し、子供たちをクエーカー教徒として育てた。サンガーの母親は裕福な綿花製造業者の娘で、クエーカー教徒の血を引いていたが、クエーカー教徒ではなかった。^[7]

サンガーが5歳くらいの頃、家族はウォリックシャーのタンワース・イン・アーデンという小さな村に引っ越した。家族はかなり裕福で、子供たちを教えるために家庭教師を雇っていた。1927年、9歳のとき、彼はマルバーン近郊にあるクエーカー教徒が運営する寄宿制予備校、ダウンズ・スクールに入学した。兄のテオは、同じ学校で彼より1年先輩だった。1932年、14歳のとき、彼はドーセットに設立されたばかりのブライアンストン・スクールに入学した。この学校はドルトン・システムを採用しており、サンガーが大いに好んだより自由な制度だった。彼は学校での教師たちを気に入り、特に科学の科目を楽しんだ。^{[7]サンガーは、1年早く}学校卒業証書を取得し、7単位を取得したため、学校最後の1年間のほとんどを、ケンブリッジ大学で学び、キャベンディッシュ研究所の研究員だった化学の先生、ジェフリー・オーディッシュのそばで実験室で実験をして過ごすことができた。オーディッシュと働くことは、座って本を勉強することから新鮮な気分転換となり、サンガーに科学的なキャリアを追求したいという願望を目覚めさせた。^[8] 1935年、大学に進学する前に、サンガーは交換プログラムで南ドイツのザーレム・シューレに送られた。学校は運動競技に非常に力を入れていたため、サンガーは他の生徒に比べて授業内容ではるかに先を行っていた。彼は、毎日ヒトラーの『我が闘争』の朗読とジークハイルの敬礼で一日が始まると知って衝撃を受けた。^[9]

1936年、サンガーは自然科学を学ぶためケンブリッジのセント・ジョンズ・カレッジに進学した。彼の父親も同じカレッジに通っていた。トリポスのパートIでは、物理学、化学、生化学、数学のコースを履修したが、物理学と数学は苦手だった。他の学生の多くは学校で数学を多く学んでいた。2年目に、物理学を生理学に切り替えた。パートIを取得するのに3年かかった。パートIIでは生化学を学び、1級優等学位を取得した。生化学はゴウランド・ホプキンスが設立した比較的新しい学科で、マ​​ルコム・ディクソン、ジョセフ・ニーダム、アーネスト・ボールドウィンなどの熱心な講師がいた。^[7]

両親は、彼がケンブリッジ大学に入学して最初の2年間に癌で亡くなりました。父親は60歳、母親は58歳でした。学部生の頃、サンガーの信念はクエーカー教徒として育ったことに強く影響されていました。彼は平和主義者で、ピース・プレッジ・ユニオンのメンバーでした。ケンブリッジの科学者反戦グループに参加していたときに、ニューナム・カレッジで経済学を学んでいた将来の妻、ジョーン・ハウと出会いました。2人は、彼がパートIIの試験に向けて勉強している間に交際し、1940年12月に卒業後に結婚しました。サンガーは、宗教的な生い立ちとその影響を受けていましたが、後にクエーカー教徒としての生き方を見失い始めました。彼は世界をより科学的なレンズを通して見るようになり、研究と科学的発展が進むにつれて、育った信仰から徐々に遠ざかっていきました。彼は宗教に対しては敬意しか抱いておらず、宗教から真実とすべての生命に対する敬意という2つのことを学んだと述べています。^[10] 1939年の軍事訓練法に基づき、彼は良心的兵役拒否者として暫定的に登録され、その後、1939年の国家奉仕（軍隊）法に基づいて再度登録された後、法廷によって無条件で兵役を免除された。その間、彼はデボン州スパイスランドのクエーカーセンターで社会救済活動の訓練を受け、短期間病院の看護助手として働いた。^[7]

サンガーは1940年10月にNW「ビル」ピリーの指導のもとで博士号取得のための勉強を始めた。彼の研究テーマは、食用タンパク質が草から得られるかどうかを調べることだった。1ヶ月ちょっとでピリーは学部を去り、アルバート・ニューバーガーが彼の指導教官になった。^{[7]サンガーは研究テーマを}リジンの代謝^[11]とジャガイモの窒素に関するより実際的な問題に変更した。^{[12]彼の論文の題名は「動物の体内でのアミノ酸リジンの代謝」であった。彼は}チャールズ・ハリントンとアルバート・チャールズ・チブナルの指導を受け、1943年に博士号を授与された。^[7]

ノイバーガーはロンドンの国立医学研究所に移ったが、サンガーはケンブリッジに留まり、1943年に生化学科の教授に就任したばかりのタンパク質化学者チャールズ・チブナルのグループに加わった。 ^{[13]チブナルはすでにウシ}インスリンのアミノ酸組成について研究を行っており^{[14] 、サンガーにタンパク質のアミノ基を調べるよう提案した。インスリンは}薬局チェーンのブーツで購入でき、純粋な形で入手できる数少ないタンパク質の1つだった。この時まで、サンガーは自分で資金を調達していた。チブナルのグループでは、最初は医学研究会議の支援を受け、その後1944年から1951年まではベイト記念医学研究フェローシップの支援を受けた。^[6]

サンガーの最初の功績は、1952年と1951年にそれぞれ牛インスリンの2つのポリペプチド鎖、AとBの完全なアミノ酸 配列を決定したことでした。 ^{[15] [16]これ以前は、タンパク質はある程度非晶質であると広く考えられていました。これらの配列を決定することで、サンガーは}タンパク質が明確な化学組成を持っていることを証明しました。 ^[7]

この点に到達するために、サンガーは、ウールのアミノ酸組成を決定するためにリチャード・ローレンス・ミリントン・シングとアーチャー・ジョン・ポーター・マーティンによって最初に開発された分配クロマトグラフィー法を改良しました。サンガーは、ケンブリッジ大学化学部のバーナード・チャールズ・サンダースの有毒ガス研究から得た化学試薬1-フルオロ-2,4-ジニトロベンゼン（現在ではサンガー試薬、フルオロジニトロベンゼン、FDNBまたはDNFBとしても知られています）を使用しました。サンガー試薬は、ポリペプチド鎖の一方の端にあるN末端アミノ基を標識するのに効果的であることが証明されました。^[17]次に、彼は塩酸またはトリプシンなどの酵素を使用して、インスリンを短いペプチドに部分的に加水分解しました。ペプチドの混合物は、最初に1次元で電気泳動し、次にそれと垂直に、もう一方の次元でクロマトグラフィーによって、ろ紙のシート上で2次元的に分画されました。ニンヒドリンで検出されたインスリンの異なるペプチド断片は紙の上で異なる位置に移動し、サンガーが「指紋」と呼んだ独特のパターンを形成した。N末端のペプチドはFDNB標識によって付与された黄色によって認識でき、ペプチドの末端の標識アミノ酸の正体は完全な酸加水分解によって決定され、そこにどのジニトロフェニルアミノ酸が存在するかが判明した。^[7]

サンガーは、このタイプの手順を繰り返すことで、初期の部分加水分解にさまざまな方法を使用して生成された多くのペプチドの配列を決定することができました。次に、これらをより長い配列に組み立てて、インスリンの完全な構造を推測することができました。最終的に、A鎖とB鎖は3つのジスルフィド結合（ A鎖間に2つ、鎖内に1つ）なしでは生理的に不活性であるため、サンガーと同僚は1955年にそれらの割り当てを決定しました。^{[18] [19 ]}サンガーの主な結論は、タンパク質インスリンの2つのポリペプチド鎖は正確なアミノ酸配列を持ち、拡張すると、すべてのタンパク質は独自の配列を持つというものでした。この業績により、彼は1958年に最初のノーベル化学賞を受賞しました。 ^{[20]この発見は、DNAがタンパク質をコードする方法についてのアイデアを発展させた}フランシス・クリックの後の配列仮説にとって重要でした。^[21]

サンガーは1951年から医学研究評議会の外部スタッフの一員となり^[6]、 1962年に分子生物学研究所が開設されると、大学の生化学科の研究室から新しい建物の最上階に移り、タンパク質化学部門の責任者となった^{[7] 。}

サンガーは移籍前にRNA分子の配列決定の可能性を探り、特定のヌクレアーゼで生成されたリボヌクレオチド断片を分離する方法の開発を始めた。この研究は、インスリンの研究中に開発した配列決定技術を改良しながら行われた。^[21]

この研究の最大の課題は、配列を決定するための純粋なRNAを見つけることだった。研究の過程で、彼は1964年にケルト・マルカーとともに、細菌でタンパク質合成を開始するホルミルメチオニンtRNAを発見した。 ^{[22]彼は、} tRNA分子の配列を決定する最初の研究者となる競争で、コーネル大学のロバート・ホリー率いるグループに敗れた。ホリーは1965年にサッカロミセス・セレビシエのアラニンtRNAの77リボヌクレオチドの配列を発表した。^{[23] 1967年までにサンガーのグループは}大腸菌の5SリボソームRNAのヌクレオチド配列を決定した。これは120ヌクレオチドの小さなRNAだった。^[24]

その後、サンガーはDNAの配列決定に着手したが、それには全く異なるアプローチが必要だった。彼は、大腸菌のDNAポリメラーゼIを使用して一本鎖DNAをコピーするさまざまな方法を検討した。^{[25] 1975年に、彼は}アラン・コールソンとともに、放射性標識ヌクレオチドとDNAポリメラーゼを使用した配列決定手順を発表し、それを「プラスとマイナス」技術と呼んだ。^{[26] [27]}これには、定義された3'末端を持つ短いオリゴヌクレオチドを生成する2つの密接に関連した方法が含まれていた。これらは、ポリアクリルアミドゲル上で電気泳動によって分画し、オートラジオグラフィーを使用して視覚化できた。この手順では、一度に最大80ヌクレオチドを配列決定でき、以前のものに比べて大きな進歩であったが、それでも非常に手間がかかった。それでも、彼のグループは一本鎖バクテリオファージφX174の5,386ヌクレオチドのほとんどを配列決定することができた。^[28]これは、完全に配列決定された最初のDNAベースのゲノムであった。驚いたことに、彼らはいくつかの遺伝子のコード領域が互いに重複していることを発見した。^[2]

1977年、サンガーとその同僚はDNA分子の配列を決定するための「ジデオキシ」連鎖停止法、別名「サンガー法」を導入した。^{[27] [29]}これは大きな進歩であり、長いDNAを迅速かつ正確に配列決定することが可能となった。これにより、サンガーは1980年にウォルター・ギルバートとポール・バーグと共に2度目のノーベル化学賞を受賞した。^[30]この新しい方法は、サンガーとその同僚によってヒトミトコンドリアDNA（16,569塩基対）^[31]とバクテリオファージλ（48,502塩基対）の配列決定に使用された。^{[32]ジデオキシ法は最終的に}ヒトゲノム全体の配列決定に使用された。^[33]

サンガーはキャリアを通じて10人以上の博士課程の学生を指導し、そのうち2人がノーベル賞を受賞している。彼の最初の大学院生は1947年に研究グループに加わったロドニー・ポーターだった。 ^[2]ポーターは後に抗体の化学構造に関する研究でジェラルド・エデルマンと共に1972年のノーベル生理学・医学賞を受賞した。 [ 34 ]エリザベス・^ブラックバーンは1971年から1974年までサンガーの研究室で博士号取得を目指して学んだ。 ^{[2] [35]彼女は}テロメアとテロメラーゼの作用に関する研究でキャロル・W・グライダーとジャック・W・ショスタックと共に2009年のノーベル生理学・医学賞を受賞した。^[36]

... 2～3倍以上の効率、精度、コストを実現する技術開発が実現すれば、さまざまな実験が可能になります。^[37]

このルールは、 Oja のルールに関連する Terence Sanger のルールと混同しないでください。

2015年現在^{[アップデート]}、サンガーはノーベル化学賞を2度受賞した数少ない2人のうちの1人であり（もう1人は2001年と2022年のカール・バリー・シャープレス）、2度ノーベル賞を受賞した5人のうちの1人である。他の4人はマリー・キュリー（物理学、1903年、化学、1911年）、ライナス・ポーリング（化学、1954年、平和、1962年）、ジョン・バーディーン（物理学2度、1956年と1972年）、カール・バリー・シャープレス（化学2度、2001年と2022年）である。^[5]

• 1954年に王立協会会員に選出^[2]
• 大英帝国勲章コマンダー（CBE） – 1963年^[2]
• 名誉勲章受章者（CH） – 1981年^[2]
• 功労勲章受章者（OM） – 1986年^[2]
• オーストラリア科学アカデミー通信会員– 1982年^[2]
• ウィリアム・ベイト・ハーディ賞– 1976年^[2]
• ノーベル化学賞– 1958年、1980年^{[20] [30]}
• コルデー・モーガン・メダル– 1951 ^[2]
• ロイヤルメダル– 1969年^[2]
• ガードナー財団国際賞– 1971年^[2]
• コプリー賞– 1977年^[2]
• GWウェランド賞 – 1978年^[2]
• コロンビア大学ルイザ・グロス・ホロウィッツ賞– 1979年^[2]
• アルバート・ラスカー基礎医学研究賞– 1979年^[2]
• バイオ分子資源施設協会賞 – 1994年^[38]
• アメリカ功労アカデミーゴールデンプレート賞– 2000年^{[39] [40]}
• アメリカ化学会化学史部門化学ブレークスルー賞受賞 – 2016年^{[41] [42] [29]}

ウェルカムトラスト・サンガー研究所（旧サンガーセンター）は彼に敬意を表して名付けられました。^[2]

サンガーは1940年にマーガレット・ジョーン・ハウ（アメリカの避妊の先駆者であるマーガレット・サンガーとは別人）と結婚した。彼女は2012年に亡くなった。2人の間には3人の子供がいた。1943年生まれのロビン、1946年生まれのピーター、1960年生まれのサリー・ジョーンである。 ^[6]彼は、妻が「平和で幸せな家庭を築くことで、誰よりも彼の仕事に貢献してくれた」と語った。^[43]

サンガーは1983年、65歳で引退し、ケンブリッジ郊外のスワファム・ブルベックにある自宅「ファー・レイズ」に戻った。 ^[2]

1992年、ウェルカム・トラストと医学研究会議は、彼の名を冠したサンガー・センター（現在のサンガー研究所）を設立した。 ^{[44]この研究所は、}ヒンクストン近郊のウェルカム・トラスト・ゲノム・キャンパスにあり、サンガーの自宅からわずか数マイルの距離である。初代所長のジョン・サルストンから依頼を受けたサンガーは、センターに自分の名を冠することに同意したが、「良いものにしておいた方がいい」と警告した。[ ⁴⁴ ] このセンターは、1993年10月4日にサンガー自らが開設し、50人未満のスタッフで、ヒトゲノムの配列決定で主導的な役割を果たすことになった。^{[44]この研究所は2020年に約900人の従業員を抱え、世界最大級の}ゲノム研究センターの一つとなっている。

サンガーは、神の存在を示す証拠を見つけられなかったため不可知論者になったと語った。^{[45] 2000年に}タイムズ紙に掲載されたインタビューで、サンガーは次のように語っている。「私の父は熱心なクエーカー教徒で、私もクエーカー教徒として育てられました。彼らにとって真実はとても重要なものです。私はそれらの信仰から遠ざかってしまいました。人は明らかに真実を求めていますが、真実には何らかの証拠が必要です。たとえ神を信じたいと思っても、それは非常に難しいでしょう。証拠を見る必要があるでしょう。」^[46]

彼は「サー」と呼ばれることを望まなかったため、ナイト爵位の申し出を断った。彼は「ナイト爵位は人を特別なものにする、そうだろう、そして私は特別な人間になりたくない」と語ったと伝えられている。1986年に彼は功労勲章の受章を受諾したが、この勲章は存命の会員のうち24名のみが受章できる。^{[43] [45] [46]}

2007年、英国生化学会はウェルカム・トラストから助成金を受け、サンガーが1944年から1983年まで研究を記録した35冊の研究ノートをカタログ化し保存した。この件について報じたサイエンス誌は、サンガーが「会える中で最も控えめな人物」であり、ケンブリッジシャーの自宅でガーデニングに時間を費やしていると記した。^[47]

サンガーは2013年11月19日、ケンブリッジのアデンブルック病院で眠っている間に亡くなった。^{[43] [48]}彼の死亡記事に記されているように、彼は自分自身を「研究室でふざけているだけの男」^{[49]であり「学問的には優秀ではなかった」 [50]}と表現していた。

彼は世界憲法を起草するための会議を招集する協定の署名者の一人でした。^{[51] [52]}その結果、人類史上初めて、地球連邦の憲法を起草し採択するための世界制憲議会が招集されました。^[53]

ウィキメディア・コモンズには、フレデリック・サンガーに関連するメディアがあります。

• サンガー研究所
• 1958年のノーベル賞について
• 1980年のノーベル賞について
• フレッド・サンガー 2001 ビデオドキュメンタリー ベガサイエンストラスト
• ロンドンのナショナル ポートレート ギャラリーにあるフレデリック サンガーの肖像画
• フレデリック・サンガーがアラン・マクファーレンにインタビューを受けた、2007 年 8 月 24 日 (ビデオ) 。YouTubeのビデオでもご覧いただけます。所要時間 57 分。
• Frederick Sanger アーカイブ コレクション – デジタル化されたコレクションのための Wellcome Library 検索補助ツール。
• Nobelprize.org の Frederick Sanger