El único hombre vivo con 2 premios Nobel

En 1975 un afortunado estudiante que pisara el Medical Research Council (MRC) de Cambridge podía tener la suerte de encontrarse con muchas de las grandes figuras de la bioquímica del siglo XX. Por los pasillos de este mítico centro de investigación se movían entre otros Max Perutz, Francis Crick, Tim Hunt o Sydney Brenner. Los cuales eran ya o serían galardonados con el premio Nobel. Incluso los estudiantes más jóvenes podían disfrutar de un café en compañía de estos genios ¿de todos los que poblaban el MRC? Probablemente no de la compañía de Frederick Sanger.

Frederick Sanger había ganado el premio Nobel de Química en 1958 por sus estudios sobre la estructura de las proteínas y era una figura de relevancia mundial. Sin embargo, esto no varió considerablemente su curiosidad y dedicación al trabajo de laboratorio. En 1975, lejos de colgar la bata de laboratorio, Sanger pasaba interminables horas, prácticamente sólo, desarrollando un método para analizar secuencias de DNA. Aquellos que vivieron esos gloriosos días en el MRC, apenas recuerdan haber charlado con él. Su determinación le llevó a remover una vez más los cimientos de la bioquímica y por ello sería galardonado por segunda vez con el Nobel de Química en 1980. Se convertía así en la cuarta persona en conseguir el preciado galardón por 2 veces (los otros 3 fueron Marie Curie, Linus Pauling y John Bardeen) y el único que aun se encuentra entre nosotros.

¿Queréis saber cómo el Dr. Sanger cambio nuestro mundo?

Las proteínas poseen una estructura definida

Los años 50 fueron una época dorada para la bioquímica. En 1953 Watson y Crick publicaban la estructura del DNA respondiendo a una pregunta fundamental sobre la organización de la vida. El descubrimiento sirvió como pistoletazo de salida para la biología molecular  cuyas repercusiones tanto científicas, médicas y sociales son incalculables. Quedaba en el aire una pregunta fundamental más antigua que la organización del DNA: la estructura de las proteínas. No hay que olvidar que hasta una década antes las proteínas eran consideradas la base de la herencia y se sabía además que eran las máquinas que mantenían en funcionamiento a las células y por ende a nosotros. A principios de los 50 existía una presunción general de que las proteínas eran masas amorfas aunque ya en 1951  Linus Pauling publicaba un trabajo fundamental sobre la organización de los aminoácidos en la proteínas. Frederick Sanger abordó el problema desde otro punto de vista ¿Poseen todas las moléculas de un tipo de proteína, por ejemplo de insulina, la misma secuencia y estructura? Para ello ideó un astuto método para cortar la insulina en diferentes fragmentos y analizarlos mediante un método de separación por carga eléctrica y diferentes reacciones químicas. De esta forma podía deducir que aminoácido que complementaba cada fragmento. Repetido el proceso innumerables veces, y con ayuda de ciertas reacciones químicas específicas de algunos aminoácidos, averiguó por primera vez la secuencia completa de una proteína y demostró que éstas poseen una estructura definida. Un conocimiento que influenció notablemente a Francis Crick en su Hipótesis de la secuencia: una secuencia de DNA determina la de RNA producido, esta a su vez la secuencia proteica la cual determina su estructura tridimensional y su función.

Hackeando el código genético

Lejos de colgar la bata al recibir el premio Nobel, Sanger dedicó sus estudios a la genética y en 1964 descubrió el iniciador de la transcripción en bacterias que sería una de las guindas del descubrimiento del código genético.

Secuenciación del DNA

Hasta que Sanger abordó el problema la secuenciación de moléculas de DNA era una tarea titánica y muy limitada. El que fuera pionero en la secuenciación de proteínas se aventuraba a un problema de enorme magnitud. Para entenderlo hay que pensar en 3 variables importantes:

• 1.-La secuencia de de DNA que codifica una proteína es, cómo mínimo, 3 veces más larga (un codón = 3 bases).
• 2.- Sólo hay 4 bases diferentes frente a los 20 aminoácidos lo que limita las métodos de detección
• 4.- Las diferencias entre las bases son mínimas.

El sistema ideado por Sanger en los años 70 fue tan ingenioso como sencillo. Consistía en replicar el DNA en 4 tubos diferentes. El secreto de su éxito estaba en añadir en cada tubo las 4 bases no marcadas y una pequeña proporción de 1 de las 4 bases marcada con un isótopo radiactivo de forma que cada tubo contenía una de ellas marcada. Dichas bases marcadas estaban convenientemente modificadas de forma que paraban la replicación, como la incorporación de la misma base marcada y la no marcada se hace de forma aleatoria el resultado eran cadenas de DNA con diferente longitud siempre acabadas en la base marcada. Teniendo en cuanta la gran cantidad de cadenas que se generan, éstas cubren todo el rango de longitud de la cadena inicial y por tanto todas las incorporaciones de esa base en cuestión. Cómo se puede observar en la figura sólo restaba separar las cadenas mediante una carga eléctrica (proporcional al tamaño) hasta una resolución de una base e ir contando en cada salto que tubo de los 4 es el que tiene la señal radiactiva que finalizó la replicación. (Podéis ojear este vídeo para entenderlo mejor)

Utilizando este método, Sanger secuenció el primer genoma (el de un virus bacteriano) y abrió la puerta de la genómica. Su método secuención, con ciertas mejoras (tipo de marcaje y método de detección), fue determinante para la secuenciación del genoma humano y sigue siendo el sistema dominante en todo el mundo, si bien nuevos métodos desarrollados en la última década lo están desplazando.  En 1980 Sanger recibió el premio Nobel junto a Walter Gilbert y Paul Berg por sus trabajos en la secuenciación de cadenas de DNA.

El jardinero con 2 premios Nobel

A los 65 se retiró de la ciencia. La leyenda dice (y él lo medio confirma en el siguiente vídeo) que incluso entonces seguía trabajando regularmente en el laboratorio y nada más cumplir los 65 dejó su pipeta en el laboratorio, colgó la bata, y ya no volvió más. Actualmente el Dr. Sanger vive con su mujer en las afueras de Cambridge y dedica su tiempo a la jardinería. Si os pasáis por la aldea de Swaffham Bulbeck, buscad la casa con los geranios y las rosas más bellas, seguro que allí hallareis a uno de los pocos hombres vivos que de verdad ha cambiado nuestra concepción del mundo.

Podéis escucharle en esta reciente entrevista, desgraciadamente ya mayor y con algunas lagunas de memoria:

Si te ha gustado puedes menearlo aquí.

Referencias:

Me enteré de que Sanger estaba aun vivo gracias a un tweet de @kurioso sobre los 20 científicos vivos más influyentes. Podéis leer algo más sobre Fred Sanger en la biografía que aparece en el Instituto Sanger. También podéis leer sobre aquella maravillosa época en el MRC en esta entrevista a Eddy de Robertis [pdf].

Las imágenes provienen de la Wikipedia y el UWEC. Podéis encontrar mucha de la información que he usado en el post en la página que wikipedia dedica a Fred Sanger.

Relacionado:

• Primer genoma humano secuenciado, y clínicamente interpretado (Apuntes desde el MIT)
• Descifrando el gran código (Amazings)