Frederick Sanger wurde am 13. August 1918 in Rendcomb in der englischen Grafschaft Gloucestershire geboren. Er starb am 19. November 2013 in Cambridge. Der britische Biochemiker ist einer von nur wenigen Menschen, die zwei Nobelpreise erhalten haben, und der Einzige, dem das zweimal im Fach Chemie gelang. 1958 wurde er für seine Arbeiten über die Struktur der Proteine, besonders des Insulins, ausgezeichnet. 1980 erhielt er gemeinsam mit Walter Gilbert und Paul Berg einen zweiten Nobelpreis, Sanger und Gilbert für ihre Beiträge zur Bestimmung der Basenabfolge in Nukleinsäuren. Ohne seine Methoden wäre die Entschlüsselung des menschlichen Erbguts kaum denkbar gewesen.
Herkunft und Ausbildung
Sanger war der Sohn eines Arztes. Seine Eltern standen den Quäkern nahe, einer christlichen Gemeinschaft, die Gewaltlosigkeit betont. Diese Prägung blieb wichtig: Im Zweiten Weltkrieg verweigerte Sanger den Kriegsdienst aus Gewissensgründen. Nach dem Besuch eines Internats studierte er Naturwissenschaften am St John’s College der Universität Cambridge. Biochemie, damals noch ein junges Fach, faszinierte ihn besonders.
Er blieb in Cambridge und wurde 1943 mit einer Arbeit über den Stoffwechsel der Aminosäure Lysin promoviert. Anschließend schloss er sich der Gruppe von Albert Chibnall an, der sich mit Proteinen beschäftigte. Chibnall schlug ihm vor, das Hormon Insulin zu untersuchen. Insulin war leicht in reiner Form erhältlich, weil es bereits als Medikament gegen Diabetes hergestellt wurde. Dieser Vorschlag bestimmte das nächste Jahrzehnt von Sangers Leben.
Das Rätsel der Proteine
Proteine sind lange Ketten aus Bausteinen, den Aminosäuren. In der Natur kommen rund zwanzig verschiedene Aminosäuren vor. In den 1940er-Jahren wusste man zwar, aus welchen Aminosäuren ein Protein besteht und in welchen Mengen. Ob diese Bausteine aber in einer festen, genau festgelegten Reihenfolge verknüpft sind, war unklar. Manche Forscher hielten Proteine für eher zufällige Gemische ähnlicher Ketten.
Sanger wollte die Reihenfolge der Aminosäuren im Insulin vollständig bestimmen. Dafür entwickelte er eine Farbmarkierung. Ein bestimmter Stoff, das Dinitrofluorbenzol, heftet sich an das Ende einer Proteinkette und färbt es gelb. Spaltet man die Kette anschließend in ihre Bausteine, lässt sich erkennen, welche Aminosäure am Anfang stand. Diese Substanz wird bis heute als Sanger-Reagenz bezeichnet.
Insulin Stück für Stück
Ein ganzes Protein auf einmal zu lesen, war unmöglich. Sanger zerlegte das Insulin deshalb mit Säuren und Enzymen in viele kleine, überlappende Bruchstücke. Er trennte diese Stücke mit Chromatografie auf Papier und bestimmte jeweils ihre Zusammensetzung und ihren Anfang. Anschließend setzte er die Bruchstücke wie ein Puzzle wieder zusammen, indem er nach Überschneidungen suchte.
Es zeigte sich, dass Insulin aus zwei Ketten besteht, die durch Schwefelbrücken miteinander verbunden sind. Die eine Kette ist 21, die andere 30 Aminosäuren lang. 1955 legte Sanger die vollständige Abfolge vor. Es war das erste Protein, dessen Aminosäuresequenz vollständig bekannt war. Damit war bewiesen, dass jedes Protein eine genau festgelegte Reihenfolge hat. Diese Erkenntnis war grundlegend: Wenn die Reihenfolge feststeht, muss es eine Information geben, die sie vorschreibt. Diese Information liegt, wie man bald verstand, in den Genen.
Die Arbeit war mühsam und dauerte rund zehn Jahre. Sanger profitierte dabei von neuen Trennverfahren wie der Papierchromatografie, bei der ein Gemisch auf einen Papierstreifen aufgetragen wird und eine Flüssigkeit die einzelnen Bestandteile unterschiedlich weit mitnimmt. Für diese Technik hatten Archer Martin und Richard Synge 1952 den Nobelpreis für Chemie erhalten. Sanger nutzte sie geschickt, um die vielen kleinen Bruchstücke des Insulins sauber voneinander zu trennen. Auch medizinisch war die Sequenz bedeutsam: Sie ermöglichte es später, menschliches Insulin gentechnisch herzustellen und Unterschiede zwischen dem Insulin verschiedener Tierarten zu verstehen.
Für diese Arbeit erhielt Sanger 1958 den Nobelpreis für Chemie, ohne ihn mit jemandem teilen zu müssen. Er war damals 40 Jahre alt.
Der Wechsel zu den Nukleinsäuren
1962 zog Sanger in das neu gegründete Laboratory of Molecular Biology des Medical Research Council in Cambridge. Dort arbeitete er in Nachbarschaft zu Francis Crick, Max Perutz und anderen Pionieren der Molekularbiologie. Ihn reizte nun eine neue Herausforderung: die Abfolge der Bausteine in den Nukleinsäuren zu lesen, also in RNA und DNA.
Die Erbsubstanz DNA besteht aus vier verschiedenen Bausteinen, den Basen, die man mit den Buchstaben A, C, G und T abkürzt. Ihre Reihenfolge enthält die Bauanleitung für alle Proteine eines Lebewesens. DNA-Moleküle sind jedoch ungeheuer lang und bestehen aus vielen gleichförmigen Bausteinen, was das Lesen viel schwieriger machte als bei Proteinen. Sanger entwickelte zunächst Methoden für kleinere RNA-Moleküle und wandte sich dann der DNA zu.
Die Kettenabbruchmethode
1977 veröffentlichte Sanger mit seinen Mitarbeitern das Verfahren, das ihn ein zweites Mal berühmt machte: die Didesoxy- oder Kettenabbruchmethode. Die Idee ist ebenso einfach wie genial. Man lässt ein Enzym, das in Zellen DNA verdoppelt, eine Kopie des zu lesenden DNA-Stücks herstellen. Dem Gemisch werden neben den normalen Bausteinen kleine Mengen veränderter Bausteine beigemischt. Wird ein solcher veränderter Baustein eingebaut, bricht die Kopie an dieser Stelle ab.
So entsteht eine Sammlung unterschiedlich langer Bruchstücke, die alle an einer Stelle enden, an der ein bestimmter Buchstabe steht. Diese Bruchstücke werden in einem Gel nach Länge sortiert. Liest man das Muster von den kürzesten zu den längsten Stücken, erhält man direkt die Reihenfolge der Basen.
Noch im selben Jahr legte Sangers Gruppe die vollständige Erbgutsequenz eines kleinen Virus vor, des Bakteriophagen PhiX174. Es war das erste vollständig entschlüsselte Genom eines DNA-Organismus, mit gut 5000 Basen. Später folgte die Sequenz des Erbguts der menschlichen Mitochondrien, der Kraftwerke der Zelle.
Der zweite Nobelpreis
1980 erhielt Sanger zusammen mit dem Amerikaner Walter Gilbert, der unabhängig ein anderes Leseverfahren entwickelt hatte, eine Hälfte des Nobelpreises für Chemie. Die andere Hälfte ging an Paul Berg für Arbeiten zur Gentechnik. Mit diesem zweiten Preis wurde Sanger nach Marie Curie, Linus Pauling und John Bardeen der vierte Mensch mit zwei Nobelpreisen. Von ihnen ist er der einzige, der beide in Chemie erhielt.
Sangers Kettenabbruchmethode setzte sich gegenüber anderen Verfahren durch. Sie wurde automatisiert, die Bruchstücke wurden mit fluoreszierenden Farbstoffen markiert und von Maschinen ausgelesen. In dieser Form bildete sie die Grundlage des Humangenomprojekts, das um die Jahrtausendwende die Abfolge des menschlichen Erbguts entschlüsselte.
Ruhestand und Ehrungen
1983 ging Sanger in den Ruhestand. Er widmete sich fortan seinem Garten und seinem Boot. Sanger galt als bescheiden und bezeichnete sich selbst vor allem als Experimentator, der lieber im Labor stand als in Gremien saß. Ein Angebot, ihn zum Ritter zu schlagen, lehnte er ab, weil er nicht mit „Sir“ angesprochen werden wollte. Andere hohe Ehrungen nahm er an, darunter den Order of Merit.
1993 wurde in der Nähe von Cambridge ein großes Forschungszentrum für Genomforschung gegründet, das seinen Namen trägt, heute das Wellcome Sanger Institute. Es leistete einen bedeutenden Beitrag zum Humangenomprojekt. Sanger starb im November 2013 im Alter von 95 Jahren.
Bedeutung für die Chemie
Frederick Sanger hat zweimal gezeigt, wie man die Informationen liest, die in den großen Molekülen des Lebens gespeichert sind. Mit der Sequenz des Insulins bewies er, dass Proteine eine genau festgelegte Bauweise haben. Mit der Kettenabbruchmethode gab er der Welt ein Werkzeug, um Erbgut zu lesen. Medizinische Diagnostik, Evolutionsforschung, Kriminaltechnik und die Entwicklung neuer Medikamente beruhen bis heute auf Ideen, die in seinem Labor entstanden.
Stand: 29.10.2026