ადამიანი, რომელმაც სიცოცხლის ქიმიური რუკა შექმნა: Frederick Sanger და გენეტიკური სეკვენირების ისტორია
ამ სტატიაში
ვინც გენეტიკის შესახებ კითხულობს, მისი სახელი აუცილებლად სმენია. ინგლისელი ბიოქიმიკოსი, ქიმიის დარგში ნობელის პრემიის ორგზის ლაურეატი Frederick Sanger მთელი სიცოცხლის განმავლობაში თავმდაბალ ადამიანად იყო ცნობილი. 1918 წლის 13 აგვისტოს ინგლისში დაბადებულმა Sanger-მა საბუნებისმეტყველო მეცნიერებების სწავლა კემბრიჯის უნივერსიტეტში დაასრულა. მეორე მსოფლიო ომის დროს სამხედრო სამსახურისგან გათავისუფლდა და ამ პერიოდში სამეცნიერო კვლევებს აგრძელებდა.
Sanger-ს ქიმიის ნობელის პრემია 1958 წელს ინსულინის სტრუქტურის დადგენისთვის, 1980 წელს კი ნუკლეინის მჟავებში ფუძეთა თანმიმდევრობის განსაზღვრაში შეტანილი წვლილისთვის მიენიჭა; ის ერთადერთი მეცნიერი გახდა, რომელმაც ერთი და იმავე კატეგორიაში ეს ჯილდო ორჯერ მიიღო. 2013 წელს, 95 წლის ასაკში გარდაცვლილი Sanger-ის სახელით ცნობილი გენეტიკური სეკვენირების ტექნიკა დღესაც გამოიყენება. მის მიერ 1977 წელს შემუშავებულ ამ მეთოდს PCR შედეგების დადასტურებაში, ფილოგენეტიკურ ანალიზში, ეპიდემიოლოგიურ და სასამართლო კვლევებში გენეტიკური მონაცემების მისაღებად მნიშვნელოვანი როლი აქვს.
"ადამიანი, რომელმაც სიცოცხლის ქიმიური რუკა შექმნა" — ასე მოიხსენიებდნენ მას.
ახალი თაობის სეკვენირების (NGS) ტექნოლოგიებთან შედარებით ნელი მუშაობის მიუხედავად, Sanger-ის სეკვენირება მოქნილი გამოყენებისა და მაღალი სიზუსტის გამო მრავალ კვლევაში კვლავ სასურველი ტექნიკაა.
Sanger-ის მეთოდი
Frederick Sanger-მა DNA-ის სეკვენირების მეთოდის შესამუშავებლად განსაკუთრებით DNA-ის სტრუქტურის გასაგებად იმუშავა. 1977 წელს მან DNA-ის თანმიმდევრობების დასადგენად “დიდეზოქსი” ან “ჯაჭვის შეწყვეტის” მეთოდი წარადგინა. ტექნიკა DNA-ის კოპირებისას ჯაჭვის შეწყვეტით მოკლე ფრაგმენტების თანმიმდევრობის დასადგენად შეიქმნა. მეთოდი მოიცავს DNA პოლიმერაზის ფერმენტს, ოთხი ტიპის ფუძეს (ადენინს, თიმინს, ციტოზინსა და გუანინს) და თითოეული ფუძის დიდეზოქსი ვერსიას. დიდეზოქსი ფუძეები ჯაჭვის ზრდას აჩერებს, რის შედეგადაც სხვადასხვა სიგრძის DNA ფრაგმენტები მიიღება. ისინი ელექტროფორეზით იყოფა და მათი თანმიმდევრობის წაკითხვა ხდება შესაძლებელი. მოგვიანებით ტექნოლოგია ადამიანის გენომის პროექტსა და მრავალ სხვა გენომურ კვლევაში გამოიყენეს.
Sanger-ის მეთოდით DNA-ის თანმიმდევრობის განსაზღვრის პროცესი 7 ნაბიჯად შეგვიძლია შევაჯამოთ:
- ორჯაჭვიანი DNA (dsDNA) ფრაგმენტი ორ ერთჯაჭვიან DNA (ssDNA) ფრაგმენტად იყოფა.
- ssDNA ფრაგმენტის მილიონობით ასლი იქმნება.
- ფრაგმენტს ემატება მისი ერთ-ერთი ბოლოს შესაბამისი საწყისი მონაკვეთი (პრაიმერი).
- ფრაგმენტები პოლიმერაზის ოთხ ხსნარში თავსდება. თითოეული ხსნარი ოთხი ტიპის ფუძეს შეიცავს, თუმცა მხოლოდ ერთი სახის შემწყვეტ ნუკლეოტიდს.
- ჯაჭვი ზრდას აგრძელებს მანამ, სანამ შემთხვევითად შემწყვეტი ნუკლეოტიდი არ დაემატება.
- მიღებული ორჯაჭვიანი DNA ფრაგმენტები იყოფა სხვადასხვა სიგრძის ერთჯაჭვიანი DNA რიგების მისაღებად.
- ფრაგმენტები ელექტროფორეზით იყოფა და თანმიმდევრობა იკითხება.
ამ შეჯამების გარდა, მეთოდში გამოყენებული თითოეული შემწყვეტი ნუკლეოტიდი, ჩვეულებრივ, განსხვავებული ფლუორესცენტული ნიშნით ინიშნება. ელექტროფორეზის შემდეგ მათ ლაზერული დეტექტორი კითხულობს და ავტომატურ DNA სეკვენატორში თანმიმდევრობა განისაზღვრება.
დაკავშირებული თემა: რა არის ადამიანის გენომის პროექტი? შეიძლება ის კაცობრიობისთვის გაკეთებული უდიდესი ინვესტიცია იყოს?
მანამდე: როგორ დაადგინა Sanger-მა ინსულინის თანმიმდევრობა?
ინსულინის ამინომჟავური თანმიმდევრობის დასადგენად Frederick Sanger-მა ცილის მოლეკულების დაყოფისა და თითოეული ფრაგმენტის ამინომჟავების თანმიმდევრულად განსაზღვრის ახალი მეთოდები შეიმუშავა. კერძოდ, მან ქიმიური მეთოდები გამოიყენა, რომლებიც ცილებს მცირე ფრაგმენტებად ყოფდა და მათ ბოლოებში არსებულ ამინომჟავებს განსაზღვრავდა. ინსულინის მოლეკულის დაყოფითა და თითოეული ნაწილის ქიმიური სტრუქტურის ანალიზით მან ფრაგმენტების რიგი და, შესაბამისად, ინსულინის სრული ამინომჟავური თანმიმდევრობა დაადგინა. ამ ნაშრომმა 1958 წელს ქიმიის ნობელის პრემია მოუტანა და ცილების სეკვენირების საფუძველი შექმნა. მომდევნო წლებში მეთოდმა DNA სეკვენირების ტექნიკის განვითარებას გაუხსნა გზა.
ნობელის პრემიიდან ბაღამდე: Frederick Sanger-ის თავმდაბალი გზა
1992 წელს Wellcome Trust-მა და სამედიცინო კვლევების საბჭომ Sanger-ის სახლთან ახლოს, Hinxton-ში Sanger-ის ცენტრი დააარსეს. როდესაც ცენტრისთვის მისი სახელის დარქმევას დათანხმდა, Sanger-მა John Sulston თავაზიანად გააფრთხილა, რომ მათი საქმე შესანიშნავი უნდა ყოფილიყო. მან რაინდის წოდებაზე უარი თქვა, რადგან “Sir”-ად მოხსენიება არ სურდა, და ამის ნაცვლად ღირსების ორდენი მიიღო.
სამეცნიერო სამყაროში თავმდაბლობით ცნობილმა Sanger-მა ასევე მოკრძალებით მიიღო მხარდაჭერა მისი კვლევების ამსახველი 35 ლაბორატორიული რვეულის არქივირებისა და შენარჩუნებისთვის. პენსიაზე გასვლის შემდეგ Cambridgeshire-ში, თავის სახლში, მებაღეობით იყო დაკავებული; მისი ქცევები სამეცნიერო წვლილთან ერთად პიროვნების სიღრმესაც ასახავდა.
აკადემიური ცხოვრების განმავლობაში Sanger სამეცნიერო გენიოსად დარჩა და სტუდენტებსა და კოლეგებს შთააგონებდა. ის ამტკიცებდა, რომ კვლევების პრაქტიკულ გამოყენებასთან ერთად საბაზისო მეცნიერებების გაგებასა და განვითარებასაც დიდი მნიშვნელობა აქვს. მისი ცხოვრების ისტორია სამეცნიერო ცნობისმოყვარეობის, თავდადებისა და თავმდაბლობის რთულ ქსოვილს აჩვენებს. მისმა შრომებმა გენეტიკასა და მოლეკულურ ბიოლოგიაში დღესაც გამოყენებული ძირითადი ტექნიკის შემუშავებას გაუხსნა გზა.
*
ქვემოთ ნაჩვენებია კიბოს გენეტიკური კვლევების მოკლე ისტორია:
წყაროები
2. "Frederick Sanger." Wikipedia. Wikimedia Foundation.
3. "Frederick Sanger - Interesting stories about famous people, biographies, humorous stories, photos and videos." fampeople.com.
ეს სტატია სასარგებლო იყო თქვენთვის?
თქვენი გამოხმაურება გვეხმარება შინაარსის გაუმჯობესებაში.
მკითხველთა კომენტარები
გაგვიზიარეთ თქვენი კომენტარი
თქვენი სახელი და კომენტარი მხოლოდ ადმინისტრატორის დამტკიცების შემდეგ გამოქვეყნდება. ელფოსტის მისამართი ვიზიტორებს არასოდეს ეჩვენებათ.
პირველმა დაწერეთ კომენტარი.