مردی که نقشه شیمیایی زندگی را ترسیم کرد: فردریک سنگر و داستان توالی‌یابی ژنتیکی
در این مقاله
کسی نیست که درباره ژنتیک خوانده و نام او را نشنیده باشد. زیست‌شیمی‌دان بریتانیایی و برنده دو جایزه نوبل شیمی، فردریک سنگر، در تمام زندگی فردی فروتن شناخته می‌شد. سنگر در 13 اوت 1918 در انگلستان به دنیا آمد و تحصیلات علوم طبیعی خود را در دانشگاه کمبریج به پایان رساند. او در جنگ جهانی دوم از خدمت نظامی معاف شد و در این مدت به پژوهش علمی ادامه داد.
سنگر در سال 1958 برای پژوهش‌های تعیین ساختار انسولین و در سال 1980 برای نقش خود در تعیین توالی بازهای اسیدهای نوکلئیک، جایزه نوبل شیمی گرفت و تنها دانشمندی شد که این جایزه را در یک رشته دو بار دریافت کرده است. سنگر در سال 2013 در 95 سالگی درگذشت، اما روش توالی‌یابی ژنتیکی نام‌گذاری‌شده به نام او هنوز استفاده می‌شود. این روش که در سال 1977 توسعه داد، در تأیید نتایج PCR ، تحلیل تبارزایی، مطالعات اپیدمیولوژیک و پژوهش‌های پزشکی قانونی و دیگر زمینه‌ها، نقشی مهم در فراهم‌کردن داده ژنتیکی دارد.
«مردی که نقشه شیمیایی زندگی را ترسیم کرد» نام گرفته است.
توالی‌یابی نسل جدید (Next-generation sequencing، NGS) در مقایسه با روش سنگر سریع‌تر است، اما روش توالی‌یابی سنگر با وجود کندی نسبی، به دلیل انعطاف کاربرد و دقت بالا همچنان در پژوهش‌های زیادی ترجیح داده می‌شود.
روش سنگر
فردریک سنگر برای توسعه روش توالی‌یابی DNA ، به‌ویژه درباره درک ساختار DNA پژوهش کرد. در سال 1977، روش «دیدئوکسی» یا «خاتمه زنجیره» را برای تعیین توالی DNA معرفی کرد. این روش برای مرتب‌کردن قطعه‌های کوتاه DNA از راه خاتمه زنجیره هنگام کپی‌شدن DNA طراحی شد. در آن از آنزیم DNA پلیمراز، چهار نوع باز آدنین، تیمین، سیتوزین و گوانین و نسخه دیدئوکسی هر باز استفاده می‌شود. بازهای دیدئوکسی رشد زنجیره را متوقف می‌کنند و قطعه‌های DNA با طول‌های متفاوت ایجاد می‌شود که با الکتروفورز جدا و قابل‌توالی‌یابی می‌شوند. این فناوری بعدها در پروژه ژنوم انسان و بسیاری از مطالعات ژنومی دیگر به کار رفت.
می‌توان فرایند تعیین توالی DNA با روش سنگر را در 7 گام خلاصه کرد:
- قطعه DNA دورشته‌ای (dsDNA) به دو قطعه DNA تک‌رشته‌ای (ssDNA) جدا می‌شود.
- قطعه ssDNA به میلیون‌ها نسخه تکثیر می‌شود.
- قطعه آغازگر (پرایمر) متناظر با یک انتهای قطعه افزوده می‌شود.
- قطعه‌ها به چهار محلول پلیمراز افزوده می‌شوند. هر محلول چهار نوع باز دارد، اما تنها یک نوع نوکلئوتید خاتمه‌دهنده را شامل می‌شود.
- رشد زنجیره تا افزوده‌شدن تصادفی یک نوکلئوتید خاتمه‌دهنده ادامه می‌یابد.
- قطعه‌های DNA دورشته‌ای حاصل جدا می‌شوند تا مجموعه‌ای از قطعه‌های تک‌رشته‌ای DNA با طول‌های متفاوت به دست آید.
- قطعه‌ها با الکتروفورز جدا و توالی خوانده می‌شود.
افزون بر این خلاصه، معمولاً هر نوکلئوتید خاتمه‌دهنده این روش با برچسب فلورسانس متفاوت مشخص می‌شود. این برچسب‌ها پس از الکتروفورز به‌وسیله آشکارساز لیزری خوانده می‌شوند و توالی در دستگاه خودکار توالی‌یابی DNA تعیین می‌شود.
موضوع مرتبط: پروژه ژنوم انسان چیست؟ آیا می‌تواند بزرگ‌ترین سرمایه‌گذاری برای بشریت باشد؟
پیش از آن: سنگر چگونه انسولین را توالی‌یابی کرد؟
فردریک سنگر برای تعیین توالی اسیدهای آمینه انسولین، روش‌های تازه‌ای برای شکستن مولکول پروتئین به قطعه‌ها و شناسایی ترتیب اسیدهای آمینه هر قطعه توسعه داد. او به‌ویژه از روش‌های شیمیایی استفاده کرد که پروتئین را به قطعه‌های کوچک‌تر تقسیم و اسیدهای آمینه انتهای آن‌ها را مشخص می‌کردند. با قطعه‌قطعه‌کردن مولکول انسولین و تحلیل ساختار شیمیایی هر قطعه، سنگر ترتیب این قطعه‌ها و در نتیجه توالی کامل اسیدهای آمینه انسولین را تعیین کرد. این کار جایزه نوبل شیمی 1958 را برای او به همراه داشت و پایه پژوهش‌های توالی‌یابی پروتئین شد. این روش در سال‌های بعد پیشگام توسعه روش‌های توالی‌یابی DNA بود.
از نوبل تا باغ: سفر فروتنانه فردریک سنگر
در سال 1992، Wellcome Trust و شورای پژوهش پزشکی، در هینکستون نزدیک خانه سنگر، مرکز سنگر را تأسیس کردند. او هنگام اجازه نام‌گذاری مرکز به نام سنگر، با احترام به جان سالستون هشدار داد که کارشان باید عالی باشد. سنگر عنوان شوالیه را رد کرد، زیرا نمی‌خواست «Sir» خطاب شود و به‌جای آن نشان شایستگی را پذیرفت.
سنگر که به فروتنی در جهان علم معروف بود، حمایت برای بایگانی و حفظ 35 دفتر آزمایشگاهی ثبت پژوهش‌های خود را نیز با تواضع پذیرفت. او در دوران بازنشستگی در خانه خود در کمبریج‌شر باغبانی می‌کرد و رفتارهایش افزون بر سهم علمی، عمق شخصیت او را نیز نشان می‌داد.
سنگر در سراسر زندگی دانشگاهی نابغه‌ای علمی و الهام‌بخش دانشجویان و همکارانش بود. او تأکید داشت که در کنار کاربرد عملی پژوهش، درک و توسعه علوم پایه نیز بسیار مهم است. داستان زندگی سنگر بافتی پیچیده از کنجکاوی علمی، فداکاری و فروتنی را نشان می‌دهد. پژوهش‌هایش پیشگام توسعه روش‌های اساسی بودند که هنوز در ژنتیک و زیست‌شناسی مولکولی استفاده می‌شوند.
*
در ادامه، تاریخچه مختصر پژوهش‌های ژنتیکی در سرطان دیده می‌شود:
منابع
2. "Frederick Sanger." Wikipedia. Wikimedia Foundation.
3. "Frederick Sanger - Interesting stories about famous people, biographies, humorous stories, photos and videos." fampeople.com.
آیا این مقاله برای شما مفید بود؟
بازخورد شما به بهبود محتوای ما کمک می‌کند.
نظرهای خوانندگان
نظر خود را بنویسید
نام و دیدگاه شما فقط پس از تأیید مدیر منتشر می‌شود. نشانی ایمیل شما هرگز به بازدیدکنندگان نمایش داده نمی‌شود.
اولین نظر را شما بنویسید.