In memoria di Frederick Sanger, il padre della Biologia Molecolare

Nello scorso mese di novembre 2013 è morto, all’età di 95 anni, Frederick Sanger, il padre della Biologia Molecolare. Sanger è stato uno degli scienziati più importanti ed influenti del ‘900, vincitore di due premi Nobel, entrambi per la Chimica. Probabilmente Sanger non era molto noto al pubblico: non scrisse best sellers, non fu il beniamino di spettacoli televisivi, non si prestò a patrocinare iniziative di grande visibilità. Le sue scoperte furono conquiste fondamentali, che aprirono la strada a grandiosi sviluppi successivi.

Nel 1950-51, mentre lavorava al Medical Research Council di Cambridge, Sanger determinò la prima sequenza aminoacidica di una proteina, l’insulina bovina; per questo studio ottenne il suo primo premio Nobel, nel 1958. Le proteine sono componenti chimici fondamentali di tutte le cellule. Sono molecole molto grandi, che la cellula sintetizza utilizzando molte copie di una ventina di molecole più piccole, gli aminoacidi. Ogni proteina è costituita da molte decine di aminoacidi legati chimicamente tra loro in una sequenza lineare ordinata. Un composto chimico così costituito è chiamato un eteropolimero e contiene in sé “informazione” biologica: assomiglia ad una frase, che è una sequenza ordinata di lettere e segni di punteggiatura. Prima del lavoro di Sanger, non era chiaro se esistesse un ordine in queste sequenze e se questo ordine fosse importante: si conosceva la composizione chimica delle proteina, ma non l’informazione in esse contenuta, come se noi conoscessimo le poesie della letteratura italiana per il numero di A, B, C, etc. contenute in ciascuna, ma non per le parole o i versi.

L’insulina è una piccola proteina, prodotta dal pancreas e responsabile del controllo della concentrazione di glucosio nel sangue; manca nei pazienti che soffrono di diabete giovanile. Sanger non aveva scoperto l’insulina: questo ormone era stata ipotizzato da Von Mering e Minkowsky alla fine dell’Ottocento, e parzialmente purificato da scoperta da Scott e, indipendentemente, da Paulescu; Frederick Banting nel 1921 fu probabilmente il primo ad ottenerla in forma pura, dal pancreas di bovini macellati, e fu quindi il primo in grado di curare i pazienti diabetici; per questi risultati ottenne il premio Nobel per la Medicina nel 1923. La scoperta di Sanger era sensazionale, ma apprezzabile appieno solo dagli addetti ai lavori: non curava nessuna malattia, ma risolveva problemi metodologici e concettuali di grande complessità. Negli anni successivi furono determinate, col metodo di Sanger, le sequenze aminoacidiche di molte migliaia di proteine, nei laboratori di tutto il mondo.

Nel 1962 fu istituito il Laboratorio di Biologia Molecolare del Medical Research Council e Sanger ottenne la direzione di una delle sue divisioni. Iniziò in quell’epoca i suoi studi sul Dna, l’altro eteropolimero biologico. Se dal punto di vista chimico il Dna è completamente diverso dalle proteine, condivide con queste la natura di eteropolimero lineare orientato. Anche sul Dna all’epoca si sapeva molto: nel 1944 Avery aveva dimostrato che il Dna contiene il patrimonio genetico della cellula, e la sua struttura molecolare era stata determinata da Watson e Crick (premi Nobel per la Medicina nel 1962), utilizzando i dati sperimentali di Rosalind Franklin. Anche il codice genetico, che determina la corrispondenza tra le sequenze di nucleotidi nel Dna e aminoacidi nelle proteine era stato decifrato (da Khorana, Holley e Nirenberg che ottennero il premio Nobel nel 1968).

Rimaneva aperto il problema più complesso dal punto di vista chimico: come determinare la sequenza dei nucleotidi, le unità che costituiscono il polimero del Dna. La soluzione di questo problema richiese a Sanger quindici anni di lavoro, e gli valse il suo secondo premio Nobel per la Chimica, nel 1980 (ed anche l’istituzione del Sanger Center, a Cambridge). Il metodo di Sanger è usato tutt’oggi, sebbene siano nel frattempo diventati disponibili metodi più rapidi. La diagnostica delle malattie genetiche ed il sequenziamento del genoma umano non sono che conseguenze del lavoro pionieristico di Frederick Sanger.