Biochemici - střední Evropa

OPVK CZ.1.07/2.2.00/28.0184
Historie biochemie
KBC/HIBC
prof. Mgr. Marek Šebela, Ph.D.
LS 2014/2015
Počátky biochemie v
Rakousku, Uhrách, Polsku,
Rumunsku a Švýcarsku
Ernst Ludwig
(1842-1915)
Pocházel z Bruntálu ve Slezsku. Studoval na univerzitě ve Vídni, kde se
v r. 1866 habilitoval pro obor analytická a organická chemie. Působil pak
v Heidelberku a Berlíně, než se stal v l. 1869-1874 profesorem chemie
na obchodní akademii ve Vídni. V r. 1872 byl jmenován mimořádným
profesorem na Filozofické fakultě Vídeňské univerzity, od r. 1874 byl
řádným profesorem lékařské chemie na Lékařské fakultě, kde později
získal čestný doktorát (1882) a odkud odešel v r. 1912 do výslužby. Byl
rektorem (1892/1893) a nadto přednostou patologicko-anatomické
laboratoře Všeobecné nemocnice ve Vídni. Byl také prezidentem Nejvyšší
sanitární rady. Od r. 1877 byl korespondujícím členem a od r. 1906
členem Rakouské akademie věd. Od r. 1892 byl v panské sněmovně.
Ernst Ludwig se zabýval chemií minerálů, analýzou vody z léčivých
pramenů a minerálních vod k tomu taktéž potravinářskou a forenzní
chemií. Soudní medicína byla díky němu budována na základech lékařské
chemie. V r. 1896 pracoval na rakouském zákonu o potravinách.
Porträt von C. Zumbusch, Universität Wien, Arkadenhof
Franz Hofmeister
(1850-1922)
Österreichisches Biographisches Lexikon 1815–1950
Narodil se v Praze, kde posléze studoval
fyziologickou chemii u Karla Huga Hupperta
(1832-1904), studoval také v Lipsku a Štrasburku.
Doktorát z medicíny získal v Praze v r. 1874 a
pracoval pak jako asistent u Hupperta. V r. 1879 se
stal soukromým docentem lékařské chemie, 1881
docentem farmakologie, v r. 1883/85 se stal
tamtéž mimořádným, resp. řádným profesorem
farmakologie. Od r. 1896 byl profesorem
fyziologické chemie na univerzitě ve Štrasburku,
od r. 1919 pak ve Würzburku.
Jeho výzkumná práce se dotýkala různých oblastí fyziologické chemie, kde
uplatňoval raný pohled fyzikálního chemika. Díky jím sestavené iontové
řadě poznal jako první vliv rozdílných elektrolytů na koloidní procesy
(„vysolování bílku“). Studium otázky chování proteinů v organismu ho
přivedlo k definování peptidové vazby mezi aminokyselinami (1902), v
jeho úvahách hrála roli biuretová reakce, která neprobíhá s volnými
aminokyselinami. Studoval též působení enzymů, zabýval se metabolismem a
chemií potravin. Jako první připravil krystalický protein - ovalbumin.
schopnost vysolovat je vyjádřena tzv.
2.1.2 Hofmeistrovou (lyotropní) řadou
(Hofmeister series, Hofmeister-Reihe)
Anionty mají výraznější vliv než kationty.
anionty:
SO42- (~F-) > H2PO4- > CH3COO-> citrát > Cl- >NO3> Br- > ClO3- > I- > ClO4- > SCNkationty:
N(CH3)4+ > NH4+ > Cs+ > Rb+ > K+= Na+ > Li+ >
Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ > Al3+ > guanidinium
F. Hofmeister: Zur Lehre von der Wirkung der Salze.
In: Arch Exp Pathol Pharmakol. (1888) 24:247-260.
Na domě čp.497 v ulici U
nemocnice 4, Praha 2 - Nové
Město, je pamětní deska
s reliéfní hlavou a českoněmeckým textem:
„V této budově působil chemik
prof. Franz Hofmeister (18501922), který předpověděl, že
aminokyseliny se v bílkovinách
pojí peptidickou vazbou a který
v roce 1888 navrhl lyotropní
(Hofmeisterovu) řadu iontů“.
Otto von Fürth
(1867–1938)
Österreichisches Biographisches Lexikon 1815–1950
Narodil se ve Strakonicích. Od r. 1887
studoval medicínu a přírodní vědy v Praze,
Heidelberku a Berlíně. Doktorát medicíny
získal ve Vídni (1894). Poté pracoval v
Praze u Franze Hofmeistera, který je
považován za jednoho ze zakladatelů
moderní farmakologie. V r. 1896 s ním
odešel do Štrasburku, kde se věnoval
studiu svalových proteinů. V r. 1898 objevil
adrenalin („suprarenin“), o rok později se
habilitoval v oboru lékařská chemie.
V r. 1905 se vrátil do Vídně a stal se vedoucím chemického oddělení
Fyziologického ústavu. Ve válce pracoval v lazaretu ve Vídni, Od r. 1929
pak vedoucím katedry lékařské chemie. Řádným profesorem se stal v r.
1917. V r. 1938 byl po anšlusu Rakouska pro svůj židovský původ vypuzen z
univerzity a zakrátko zemřel na mozkovou mrtvici.
Jako vědec se mimo zmíněné studie zabýval ještě dalšími hormony (např.
jodothyrin), metabolismem cholinu, tvorbou melaninu, enzymy, biochemií
svalové kontrakce. Vypracoval např. metodu stanovení kyseliny mléčné.
Biosyntéza adrenalinu
Chemická syntéza adrenalinu
http://www2.ccc.uni-erlangen.de
Účinek adrenalinu
doc. Radovan Hynek, VŠCHT v Praze
Nicolae Paulescu
(1869-1931)
Paulescu byl rumunský fyziolog, profesor
medicíny, objevitel insulinu a jeho vlivu na
hladinu glukosy v krvi. Narodil se v Bukurešti. Již
v dětství uměl francouzsky, latinsky a
starořecky. Měl nadání pro kresbu a hudbu,
inklinoval k přírodním vědám. Střední školu
ukončil v r. 1888. Poté odešel do Paříže, kde se
zapsal na lékařskou fakultu. Jeho schopnosti
přitáhly zájem prezidenta Francouzské lékařské
akademie Lancereauxe, který mu umožnil
výzkumnou práci v nemocnici. Doktorát medicíny
získal v r. 1897 (struktura a funkce sleziny).
Na Sorbonně získal diplomy z biochemie a fyziologie a doktorát věd (na
úrovni habilitace). Asistoval u Lancereauxe, věnoval se endokrinologii,
prokázal např. že štítná žláza produkuje látky podporující činnost
nervového systému. Tehdy se předpokládalo, že štítná žláza odstraňuje
toxiny. Podílel se na psaní pětidílné knihy „Traité de Médicine“. V r. 1900
se vrátil do Bukurešti kde se stal odborným asistentem fyziologie. Od r.
1904 byl vedoucím katedry a současně působil jako lékař v nemocnici.
Věnoval se studiu hypofýzy na pokusných zvířatech, vypracoval přitom
spolehlivou a relativně šetrnou metodu pro úplné vynětí hypofýzy. Už během
studia v Paříži se věnoval experimentům souvisejícím s diabetem. V r. 1889
Josef von Mering (1849-1908) a Oskar Minkowski (1858-1931) ve
Štrasburku prokázali, že pankreas produkuje antidiabetickou látku. V r.
1906 Georg Ludwig Zülzer (1870-1949) v Berlíně aplikoval pacientovi v
komatu injekci alkoholového extraktu telecího pankreatu vyraběného
berlínskou firmou Schering („Acomatrol“). Po počátečném zlepšení stavu se
ale projevily postranní účinky preparátu a pacient zemřel.
Paulescu prováděl experimenty s extrakcí obsahu pankreatu. V r. 1916
zjistil, že injekce vodného extraktu přináší mizení symptomů u diabetického
psa (pokles hladiny krevního cukru). Výsledky včetně přípravy extraktu
publikoval až po válce (1921). Antidiabetický hormon nazval pankrein.
Podobné výsledky publikoval v JBC r. 1919 Israel Simon Kleiner (18851966). Při jiné než intravenózní aplikaci byly problémy s nečistotami
preparátu, což vyvolávalo podráždění. Čištění insulinu dovedl do stádia
rozpustného prášku. V té době ale na stejném problému pracovali F. G.
Banting, J. J. R. Macleod, C. H. Best a J. B. Collip, kteří v r. 1923
poprvé použili insulin při léčbě 14ti letého chlapce. Kontroverzní Nobelova
cena za medicínu byla udělena v r. 1923 pouze Bantingovi a Mcleodovi, oba se
ale podělili s Bestem a Collipem o finanční odměnu.
Langerhansův
ostrůvek
(zde
barvení hematoxylin-eosin) ve
slezinné tkáni produkuje hormony
endokrinně (do krve), je proto
prokrven krevními sinusoidami;
kolem jsou exokrinní buňky
slinivky
produkující
trávicí
enzymy do dvanáctníku.
Emil Abderhalden
(*9.3. 1877 – †5. 8. 1950)
Byl to švýcarský a německý biochemik a
fyziolog.
Jeho
výsledky
byly
zpochybňovány už ve 20. letech 20. stol.,
k jejich plnému odmítnutí ale došlo až v 90.
letech.
Neví se, zda podváděl vědomě, či šlo jen
o nedostatek vědecké pečlivosti. Narodil
se v kantonu Sv. Havel a studoval v Basileji
medicínu. Doktorát získal r. 1902,
experimentoval
v
laboratoři
Emila
Fischera a učil na univerzitě v Berlíně, v r.
1911 přešel na Lékařskou fakultu univerzity
v Halle, kde vyučoval fyziologii .
Zdroj: Wiki
V období 1931-1950 byl prezidentem Německé akademie přírodních věd
Leopoldina, od r. 1936 byl členem Papežské akademie věd.
Během 1. sv. války založil dětkou nemocnici. Svůj výzkum směřoval do
fyziologické chemie, metabolismu a potravinářské chemie.
Po 2. sv. válce se vrátil do Švýcarska a působil na univerzitě v Curychu, kde
zůstal do své smrti.
Známý je především pro krevní test těhotenství, test cystinu v moči a
vysvětlení genetické poruchy zvané Abderhalden–Kaufmann–Lignacův
syndrom (nefropatická cystinóza). Rozsáhle se zabýval peptidy (syntézy) ale
hlavně proteiny, zejména enzymy. Přišel s teorií obranných enzymů
(„Abwehrfermente“), kdy je imunitní systém stimulován k tvorbě proteas.
Zmíněný těhotenský test se ale brzy ukázal nespolehlivým. Obranné enzymy
byly využívány Aberhaldenovými příznivci též např. k diagnóze mentálních
nemocí v Německu a krátce v USA („krevní test pro šílenství“ zvaný též
Abderhalden-Fauserova reakce). Pouze v Německu však pokračoval růst
kreditu autora, byl považován za zakladatele vědecké biochemie v této zemi
a zpochybňování jeho výsledků mělo negativní vliv na kariéru oponentů
(Leonor Michaelis).
Jeho výzkum byl financován Společností císaře Viléma až do r. 1944.
Těhotenský test spočíval v denaturaci proteinů placenty povařením.
Nerozpustné placentální proteiny se pak nechaly reagovat s ženským sérem.
U těhotných žen se předpokládala specifická reakce proteas vedoucí k
tvorbě peptidů následně identifikovaných biuretovou či ninhydrinovou reakcí.
Michaelis publikoval nesrovnalosti v r. 1914. Spolu se svým asistentem
pozorovali, že není rozdíl mezi séry těhotných a netěhotných žen z hlediska
této reakce.
Protiargumenty Abderhaldena zahrnovaly např. to, že test byl úspěšně
prováděn v mnoha laboratořích, takové množství vědců nemohlo podvádět.
Dále, že jde o test složitý a nemusí být zřejmě prováděn správně tam, kde
nevychází.
Pozdějším vývojem těhotenského testu se přešlo k analýze moči. Obranné
enzymy našly uplatnění při diagnostikování rakoviny. Ve 30. a 40. letech se
objevilo mnoho příkladů analýzy obranných enzymů při rozmanité diagnostice.
Deichmann, Ute and Muller-Hill, Benno. "The Fraud of Abderhalden's Enzymes," Nature 393
(14 May 1998), pp. 109-111
Na Ústavu císaře Viléma pro antropologii v Berlíně se od přelomu let
1942/43 rozběhlo zkoušení možností, jak diagnostikovat rasovou čistotu
pomocí krve (Otmar von Verschuer, Josef Mengele). Mengele zaslal z
Osvětimi asi 200 vzorků krve, mj. od infikovaných dvojčat, které byly v
Berlíně analyzovány. Výzkumu se účastnil biochemik Günter Hillmann, který
od r. 1943 pracoval v laboratoři nobelisty Adolfa Butenandta na Ústavu
císaře Viléma pro biochemii.
V r. 1947 Butenandt v Tubinkách předsedal semináři na téma obranné
enzymy, kdy někteří z účastníků tvrdili, že tyto prokázali. On saám však
vyjádřil pochybnosti. Po smrti Abderhaldena se jeho syn Rudolf angažoval v
dalším využívání testů obranných enzymů.
Abderhalden byl přesvědčeným eugenikem (sociálně-filosofický směr
zaměřený na studium metod, které povedou k dosažení co nejlepšího
genetického fondu člověka, v podstatě „šlechtění lidského genofondu“). Byl
editorem časopisu Ethik, napsal učebnici biochemie (28 vydání v l. 1906-48),
publikoval více než 1000 článků.
Jeho záležitost není dodnes vyjasněna, nicméně se předpokládá, že
Abderhalden jednoduše nebral v potaz opakování, která vedla k negativním
výsledkům a podlehl vlastnímu sebeklamu.
Michael Somogyi
(1883 - 1971)
Clin. Chem. 1971, 11, 1138.
Narodil se v Reinersdorfu (maď. Zsámánd)
(Hradsko). V 16ti letech se zapsal na
univerzitu v Budapešti, kde pak absolvoval
obor chemické inženýrství (1905). Pod
dojmem romantických knih se vypravil do
Ameriky, ale získal taková zaměstnání jako
např. kočí nebo dělník v továrně na
provazy. S doporučujícími dopisy z
Budapešti se posléze stal asistentem pro
biochemii na Lékařské fakultě Cornellovy
univerzity, NY (1906-1908).
Vrátil se pak do Budapešti, kde působil jako hlavní chemik městské
laboratoře. V r. 1914 získal Ph.D. na univerzitě v Budapešti, disertace byla
na téma katalytické hydrogenace. V r. získal nabídku od kolegy P. A.
Shaffera z Cornellu, působil poté jako instruktor pro biochemii na Lékařské
fakultě Washingtonovy univerzity v St. Louis. V l. 1926-1957 byl hlavním
biochemikem v Židovské nemocnici v St. Louis. V r. 1969 prodělal těžkou
mozkovou mrtvici, ze které se už nevzpamatoval.
Jméno M. Somogyiho je spjato s léčbou diabetes a používáním inzulinu.
Spolu s P.A. Shafferem a E.A. Doisy vypracoval v r. 1922 instrumentální
metodu přípravy inzulinu, která se pak běžně používala pro jeho komerční
výrobu. První použití inzulinu pro léčbu diabetes v USA bylo v říjnu
1922 (18ti měsíční chlapec) v dětské nemocnici v St. Louis bylo právě
takovým inzulinovým preparátem zmíněného tria výzkumníků.
Během svého působení v nemocnici v St. Louis se zabýval více než 5 tis.
případy onemocnění cukrovkou. V r. 1949 na setkání ACS v Atlantic City,
NJ, prohlásil, že mnoho pacientů s cukrovkou zbytečně dostává nadměrné
dávky inzulinu, takže jsou vlastně inzulinem chronicky tráveni. Také tvrdil,
že mnoha pacientům s inzulinovou terapií by lépe prospěl jiný způsob léčby,
např. vhodná dieta a snížení váhy. Jednoduše se domníval, že injekce
insulinu jsou pro pacienty s nadváhou nevhodné.
Publikoval více než 70 článků z oblasti klinické biochemie. V tom je
příprava a purifikace inzulinu, fermentace, metoda měření aktivity
diastasy (amylasy) v Somogyiho jednotkách (publikace v l. 1937-1952),
měření draslíku v krvi, stanovení glukosy v krvi a moči, stanovení glykogenu,
stanovení ketonových tělísek v krvi a moči, fyziologické působení inzulinu a
jiných hormonů, test pro diagnostiku akutní pankreatidy.
Somogyiho efekt (hyperinsulinismus): „hypoglykemie plodí hyperglykemii“
Metoda Somogyi-Nelson je klasickou metodou stanovení redukujících
cukrů uvolněných např. štěpením škrobu amylasou. Redukující cukry po
zahřátí vínanem měďnatým za alkalických podmínek redukují měď z
měďnatý stavu na stav měďný – z činidla se tvoří oxid měďný. Reakcí
oxidu měďného s arsenomolybdenovou kyselinou vede k redukci na
molybdenovou modř. Modrá barva se dá měřit fotometricky a porovnávat
se sadou standardů při 620 nm.
Nelson, N., J. Biol. Chem. 153, 375 (1944).
Somogyi, M., J. Biol. Chem. 195, 19 (1952).
Jakub Karol Parnas
(1884-1949)
J. K. Parnas byl polský a sovětský biochemik (také
někdy uváděn jako Jakov Oskarovič Parnas), který
přispěl k objevu Embden-Meyerhof-Parnasovy
metabolické dráhy odbourání glukosy spolu Otto
Fritzem Meyerhofem (1884-1951) a Gustavem
Georgem Embdenem (1874-1933). Narodil se v
obci Mokrjany u Drahobyče v Haliči tehdy v
Rakousku-Uhersku židovským rodičům. Studoval
chemii na technice v Berlíně-Charlottenburgu
(absolvoval v r. 1904). V r. 1906 získal diplom a v r.
1907 Ph.D. na polytechnice v Curychu. Pobýval také
na univerzitách ve Štrasburku, Neapoli, Gentu.
Jeho pobyt v Cambridgi přerušila válka, po
ní se rozhodl vrátit na území Polska, kde
zřídil katedru fyziologické chemie na
univerzitě ve Varšavě. Od r. 1920 vedl
profesor Parnas katedru lékařské chemie na
Lékařské fakultě univerzity ve Lvově.
Comprehensive Biochemistry
2007, 45: 157–207
Antoni Michalak
Portret Jakuba Parnasa, 1933 r.
Byla to nejúspěšnější léta jeho života, s výborným týmem žáků a
spolupracovníků a s kontakty na přední evropská vědecká pracoviště. Po
sovětské invazi do východního Polska v r. 1939 zůstal ve Lvově a postupně
začal podporovat nový režim svými politickými prokomunistickými aktivitami.
V červnu 1941 byl evakuován před příchodem německých jednotek (za několik
dnů Němci povraždili ve Lvově řadu profesorů univerzity) do Ufy v asijské
části SSSR. V Moskvě působil od r. 1943, až do r. 1947 byl ředitelem
Národního ústavu biologických věd. Setkal se osobně se Stalinem, působil v
Akademii věd SSSR. Navzdory úspěchům a popularitě byl v lednu 1949 bez
vysvětlení zatčen tajnou policií a zemřel při prvním výslechu, údajně na
zástavu srdce.
Hlavním předmětem jeho zájmu byl metabolismus sacharidů ve svalech.
Parnas a jeho spolupracovníci bylo pionýrskými objeviteli v oblasti role
fosforylace v biologii. Byli mezi prvními, kdo využívali radioaktivní fosfor pro
biochemické studie. Objevili degradaci glykogenu za vzniku glukosa-6fosfátu v přítomnosti anorganického fosfátu. Tým objevil i dva ze tří
regulačních enzymů glykolýzy (fosfofruktokinasu a pyruvátkinasu). V té
době bylo převratné zjištění, že ve fosfofruktokinasové reakci se ATP
spotřebovává a v pyruváttkinasové reakci naopak vzniká.
Kazimierz Funk
( 1884 – 1967)
Kazimierz Funk (též Casimir Funk) se narodil
v židovské rodině ve Varšavě. V roce 1900
odjel studovat biologii a chemii do Švýcarska.
Po doktorátu získával zkušenosti u významného
polského chemika, Stanisława Kostaneckého,
který byl profesorem berlínské univerzity.
Pracoval v Pasteurově ústavu v Paříži a na
Listerově ústavu preventivního lékařství
(Bushey, Hertfordshire) v Anglii.
Při hledání příčin nemoci beri-beri objevil v rýžových otrubách látku dnes
známou jako vitamín B1 (thiamin), jejíž existenci naznačovaly starší pokusy
Christiaana Eijkmana a Umetara Suzukiho. Není překvapením, že autorem
pojmu "vitamín", který byl představen v roce 1912, je právě Funk. Vznikl
zkrácením slov „vitální amin“ a odráží prokázaný obsah dusíku. Z dnešního
pohledu je však zavádějící, např. vitamíny A či K dusík vůbec neobsahují. Na
rozdíl od původního anglického „vitamine“ se od r. 1920 užívá „vitamin“, aby
byla potlačena naznačená souvislost s aminem (anglicky „amine“).
Klíčové pokusy proběhly s holuby, kteří trpěli polyneuritidou díky krmení
loupanou rýží, která prakticky neobsahuje vitamín B1. Podávání substance
získané přečištěním z alkoholových extraktů rýžových otrub vedlo
k přežití i u tak závažně postižených jedinců, kteří bez aplikace vitamínu
jako léku pošli do 12ti hodin. Pokračující výzkum vedl k nalezení vitamínu
B1 i v dalších potravinách např. droždí. Kazimierz Funk předpověděl, že
avitaminóza může vést k mnoha dalším nemocem: křivici, kurdějím, pelagře.
Během první světové války odjel do Spojených států (1915), kde se zapojil
do výzkumu zaměřeného na využití vitamínů pro léčebné účely, získával
granty (Rockefellerova nadace). V roce 1923 se vrátil do Polska. Do roku
1927 zde řídil oddělení biochemie Národního ústavu pro hygienu ve
Varšavě, pracoval například na izolaci hormonu insulinu a věnoval se dále
výzkumné práci na vitamínech. Zabýval se především vlivem vitamínu B1 na
metabolismus sacharidů a úlohou kyseliny nikotinové. Díky nejasné politické
situací v Polsku přesídlil do Paříže, kde nejdříve pracoval pro
farmaceutickou firmu, později založil vlastní výzkumné pracoviště. Po
odchodu z Evropy v důsledku vypuknutí druhé světové války působil od roku
1940 ve Spojených státech, kde zůstal až do své smrti. Založil zde např.
nadaci The Funk Foundation for Medical Research (1947) a samozřejmě
pokračoval ve výzkumné práci. V poslední etapě vědecké dráhy se Funk
věnoval příčinám vzniku rakoviny.
Ernst Späth
(1886-1946)
Narodil se v Moravském Berouně. E. Späth
byl rakouský organický chemik, který se
specializoval na přírodní látky. Byl první,
který syntetizoval meskalin, spolu s
Hansem Tuppym syntetizoval kuskhygrin.
Za druhé světové války přišel o vše a
zemřel bez peněz. Jeho bývalý doktorand
Percy Lavon Julian (1899-1975) zaplatil
pohřeb a objednal bustu, která stojí na
Chemické fakultě Vídeňské univerzity.
Ve Späthově syntéze meskalinu se vycházelo z 3,4,5-trimethoxybenzoyl
chloridu, který byl redukován na odpovídající aldehyd, který po kondenzaci s
nitromethanem poskytl beta-nitro-3,4,5-trimethoxystyren. Ten byl
redukován práškovým zinkem a kyselinou octovou na oxim a ten byl dále
redukován amalgámem sodným na 3,4,5-trimethoxyfenethylamin (meskalin).
Meskalin je zakázaná psychotropní látka ze skupiny alkaloidů, která se
vyskytuje např. v rostlině peyotl – ježunka williamsova (Lophophora
williamsii) či v kaktusu San Pedro (Trichocereus pachanoi).
Peyotl byl užíván americkými indiány již před 3000–5000 lety.
Halucinace považovali za cestu k porozumění světa. První zprávy o
halucinogenních účincích peyotlu podal Evropanům misionář
Bernardino de Sahagún v 16. stol. Od 50. a 60. let se dostaly
informace o účincích meskalinu do různých knih a došlo ke vzestupu
užívání této látky např. na univerzitních kampusech. Meskalin byl
postupně zakázán, nicméně vedou se spory o tom, zda se zákaz
vztahuje i na medicinální užití mezi indiány.
Meskalin se váže na serotoninový receptor 5-HT2A a aktivuje ho.
Prvním efektem je často intenzívní bolest břicha a nevolnost. Po 3060 min nastupují první halucinogenní účinky, které následně trvají až
10-12 h, ale nejsilnější účinky se projevují během prvních dvou hodin.
Meskalin, podobně jako další halucinogeny, způsobuje intenzivní
vnímání smyslů, prohloubení citů a jejich nestabilitu (stavy smíchu
střídané návaly strachu).
http://www.biologie.uni-hamburg.de
Percy Lavon Julian byl afroamerický chemik, který se zabýval syntézou
přírodních látek. Připravil fysostigmin a zasloužil se o průmyslové syntézy
lidských hormonů, steroidů, progesteronu a testosteronu a rostlinných
sterolů. Jeho práce položila základy produkce kortikosteroidů a hormonální
antikoncepce.
Vystudoval univerzitu DePauw v Greencastlu, Indiana (1920). V roce 1923
získal stipendium na Harvardu ale nemohl zde dokončit doktorát, přešel pak
díky dalšímu stipendium na Vídeňskou univerzitu (1929), kde pracoval u
Ernsta Spätha. V r. 1931 zde jako jeden z prvních Afroameričanů získal
Ph.D. z chemie. Pracoval pak na Howardově univerzitě ve Washingtonu,
místo však ztratil kvůli skandálu s uveřejněním jeho soukromých dopisů.
Učil pak organickou chemii na DePauw (od 1932), kde s kolegou Piklem
povolaným z Vídně syntetizoval fysostigmin (1935). Julian také z rostliny
Physostigma venenosum extrahoval stigmasterol (Butenandt a Fernholz ho
v r. 1934 synteticky převedli na progesteron).
Následovala praxe v průmyslu, ve firmě Glidden, která se zabývala mj.
výrobou oleje ze sójových bobů. Od r. 1936 se Julian podílel na budování
nového provozu pro získávání sójového proteinu, který se mj. využíval k
výrobě hasicí pěny používané námořnictvem („fire fighting foam“).
Od r. 1940 se začal věnovat u Gliddenu
přípravě lidských steroidních pohlavních
hormonů z rostlinných sterolů (výchozí
materiál sója). Na počátku 50. let to pak
byly kortikoidní hormony.
V roce 1953 odešel Julian z Gliddenu a založil svou společnost Julian Laboratories, kde se např. vyráběl progesteron pro farmaceutické firmy
(Upjohn); vstupním materiálem byla rostlina jam z Mexika (Dioscorea
mexicana), která obsahuje saponiny. Z dioscinu se dá získat aglykon
diosgenin, převeditelný semisyntézou na progesteron. Firmu v r. 1961
prodal, v r. 1964 založil výzkumný ústav, který řídil až do své smrti.
Albert Szent-Györgyi
(1893 - 1986)
Albert Imre Szent-Györgyi de Nagyrápolt
byl maďarský fyziolog a biochemik, který
získal Nobelovu cenu za fyziologii a
medicínu v roce 1937. Udělení si zasloužil
izolováním vitamínu C a výzkumnou prací
věnovanou roli fumarátu v buněčné
respiraci.
Bezesporu
pozoruhodnou
osobností byl i mimo svoji profesionální
dráhu. Během druhé světové války byl
aktivní v odbojovém hnutí a krátce se
angažoval i v poválečné maďarské politice.
Narodil se v Budapešti do šlechtické rodiny. Jeho otec Miklós, původem
ze Sedmihradska, byl majitelem statku. Matka Jozefina, hudebně
nadaná, pocházela z rodiny Lenhossék. Její otec József i bratr Mihály
byli profesory na Univerzitě Lóránda Eötvöse v Budapešti. Strýc Mihály
pravděpodobně již v dětství ovlivnil budoucí profilování jeho osobnosti.
Chtěl pracovat v medicínském výzkumu, jeho strýc ho však zrazoval
s tím, že mu pro takové povolání chybí všechny předpoklady. Strýc změnil
názor až poté, co Albert střední školu absolvoval s vyznamenáním.
V roce 1911 nastoupil na Semmelweisovu universitu v Budapešti, nudil se
však na přednáškách a tak začal pracovat jako vědecká síla v anatomické
laboratoři svého strýce. Za války musel narukovat jako vojenský lékař. Po
dvou letech v zákopech si opatrně přivodil střelné zranění ruky a vydával se
za oběť nepřátelské střelby, aby mohl být poslán zpět do Budapešti. Během
rekonvalescence zde dokončil školu a v roce 1917 získal doktorát medicíny.
Posléze se také oženil.
Po válce krátce pracoval jako vědec v oboru farmakologie v Bratislavě,
avšak jakmile se město v roce 1919 stalo součástí Československa, odešel
odtud. Působil na několika univerzitách v cizině a získal zkušenosti v oblasti
biochemie, např. v Groningenu v Holandsku (1922-1926). Pracoval na studiu
biologické oxidace a buněčných respiračních procesů. Významný anglický
biochemik Frederick Gowland Hopkins (1861-1947) mu s přihlédnutím
k jeho publikacím nabídl stipendium na univerzitě v Cambridgi, kde SzentGyörgyi v roce 1927 získal titul Ph.D. Po několik následujících let se věnoval
izolaci organické sloučeniny, kterou nazval „hexuronová kyselina“ (tehdy
však neznal její identitu), a to z citrusových plodů, zeleniny a nadledvinek.
Na pozvání se vrátil zpět do Maďarska, kde přijal post vedoucího katedry
lékařské chemie na univerzitě v Segedínu.
S mladým postdoktorandem, Američanem Josephem L. Svirbelym se
zkušenostmi z laboratoře Charlese C. Kinga z Pittsburghu, se věnoval
„hexuronové kyselině“, jejímu izolování z rozmanitých zdrojů, v Maďarsku
zcela typicky například z papriky, a testování jejích protikurdějových
(antiskorbutických) vlastností.
Zjistili, že látka je totožná s předpokládaným vitamínem C studovaným
v Pittsburghu, výsledky byly publikovány v roce 1932. Současně Albert
Szent-Györgyi pokračoval ve studiu buněčné respirace, kdy mimo jiné
popsal fumarovou kyselinu jako komponentu klíčové metabolické dráhy,
kterou dnes známe jako Krebsův cyklus. Vzorek vitamínu C zaslal britskému
chemikovi Walteru Normanu Haworthovi (1883-1950), který v roce 1933
nalezl strukturu a potvrdil ji chemickou syntézou. Vitamín C byl podle svých
účinků nazván askorbovou kyselinou. Navzdory zařazení mezi vitamíny se
ukázalo, že látka nepatří mezi aminy a dokonce ani neobsahuje dusík.
Albert Szent-Györgyi získal v roce 1937 Nobelovu cenu. Pozoruhodné je, že
v roce 1940 věnoval s ní spojené finanční prostředky Finsku stojícímu
tehdy ve válce se Sovětským svazem (v této tzv. „Zimní válce“ bojovali i
maďarští dobrovolníci, samozřejmě na straně Finů). V roce 1938 se věnoval
se spolupracovníky biochemii svalů a objevil roli proteinů aktinu a myosinu
ve spojení s ATP na procesu svalové kontrakce (s asistentem B. Straubem).
Od konce třicátých let se začal angažovat v protinacistickém podzemním
hnutí, což vyvrcholilo během druhé světové války. V letech 1944-1945 se
povětšinou musel skrývat před gestapem.
Po válce pracoval na obnově struktur Akademie věd, byl poslancem
parlamentu. V roce 1947 odešel do USA a usadil se ve Woods Hole v
Massachusetts. Tady pokračoval ve studiu svalové kontrakce (založil si
laboratoř při The Marine Biological Laboratory) například s využitím
elektronové mikroskopie, jako cizinec se však potýkal s těžkostmi
financování chodu své laboratoře. V roce 1954 obdržel Laskerovu cenu.
S koncem 50. let se jeho zájem přesouvá k výzkumu nádorového bujení,
kde rozvíjel myšlenky aplikování teorie kvantové mechaniky na
biochemické problémy, věnoval se také studiu volných radikálů jako
potenciálních původců rakoviny.
V průběhu šedesátých a sedmdesátých let vystupoval Albert SzentGyörgyi proti válce ve Vietnamu a jadernému zbrojení. Byl známý pro svůj
odmítavý postoj k psaní grantových žádostí, kde by musel specifikovat
každý utracený dolar a detailně popisovat, jaké výstupy výzkum přinese.
Před finanční katastrofou jeho laboratoř zachránil právník Franklin
Salisbury, který mu pomohl vybudovat soukromou neziskovou organizaci
The National Foundation for Cancer Research, která situaci stabilizovala.
Kornberg A., J. Biol. Chem. 2001, 276:3-11.
Carl Ferdinand Cori
(1896-1984)
Gerty Therese Cori
(1896-1957)
Oba studovali na lékařské fakultě německé univerzity v Praze. Školu
absolvovali v r. 1920, od r. 1922 pracovali v Americe, nejdříve v Buffalu, NY,
New Yorský ústav pro studium maligních nemocí. Zde s minimem vybavení
objevili, cyklování laktátu a glukosy mezi jaterním glykogenem a svalem s
účastí hormonů (adrenalin, insulin) – Coriho cyklus.
V r. 1931 Cori získal profesuru farmakologie na Lékařské fakultě
Washingtonově univerzity v St. Louis, Missouri. Gerty byla pomocným
vědeckým pracovníkem. Začali se věnovat studiu přeměny glukosy in vitro. V
homogenátu žabích svalů nalezly glukosa-1-fosfát (Coriho ester). V
následujících desítkách let se Coriovi věnovali studiu enzymů sacharidového
metabolismu. Objevili glykogenfosforylasu (1938-1939) s překvapivým
zjištěním, že enzym katalyzuje nejen fosforolýzu glykogenu na glukosa-1fosfát, ale může naopak i prodlužovat řetězec glykogenu přídavky glukosy z
glukosa-1-fosfátu. V roztoku je reakce reverzibilní, ale v buňce probíhá
fosforolytickým směrem, protože koncentrace fosfátu je mnohem větší
než koncentrace glukosa-1-fosfátu. Coriovi objevili i regulaci
prostřednictvím fosforylace, defosforylace a allosterického efektoru.
V té době byla laboratoř Coriových Mekkou enzymologie, se spolupracovníky
purifikovali mnoho glykolytických enzymů. Jejich významným žákem byl
Arthur Kornberg (1918-2007), objevitel DNA polymerasy.
Posluchárna na 1. LF UK,
v ulici U nemocnice 5,
pojmenovaná po Coriových
Metabolismus glykogenu
Richard Kuhn
(1900-1967)
R. Kuhn byl rakousko-německý biochemik a laureát
Nobelovy ceny. Narodil se ve Vídni, kde
navštěvoval střední školu (Döblinger Gymnasium).
Jeho spolužákem byl v l. 1910-1918 Wolfgang
Pauli (1900-1958), který získal Nobelovu cenu za
fyziku v r. 1945. Od r. 1918 navštěvoval přednášky
chemie na Vídeňské univerzitě. Studium chemie
pak ukončil v Mnichově, kde pracoval u Richarda
Willstättera (1872-1942), který získal Nobelovu
cenu za chemii v roce 1915 díky studiu rostlinných
pigmentů (poprvé určil strukturu chlorofylu). Ph.D.
získal v r. 1922 na téma „specifičnost enzymů“.
V r. 1925 se stal soukromým docentem chemie. O rok později byl jmenován
profesorem obecné a analytické chemie na ETH v Curychu. Od roku 1928 učil
na univerzitě v Heidelberku. V té době se také oženil (později měl celkem
šest dětí). V r. 1929 se stal vedoucím oddělení na Ústavu císaře Viléma pro
medicínský výzkum. Zde se spolu s asistenty Edgarem Ledererem (19081988) a A. Wintersteinem věnoval znovuobjevení a vývoji chromatografie.
V třicátých letech se stal národním
socialistou a v r. 1937 vedoucím zmíněného
ústavu (do r. 1945). Stal se také profesorem
biochemie na univerzitě v Heidelberku, v r.
1938 absolvoval pobyt v USA (Filadelfie). Ve
stejném roce získal Nobelovu cenu za chemii
za práci na karotenoidech a vitamínech,
přavzal ji však až v r. 1948.
Richard Willstätter
(1872-1942)
Zadal si však s nacistickým režimem, v r. 1938
byl například jmenován „vůdcem“ Německé
chemické společnosti, podílel se na perzekuci
židovských kolegů z KWI. Od r. 1943 se také
zabýval výzkumem nervových plynů, připravil s
Konradem Henkelem např. soman. S objevy
nervových plynů je však spjato především
jméno Gerharda Schradera (1903-1990) tabun (1936), sarin (1938), cyklosarin (1949).
Po válce pobýval opět v USA, vrátil se r. 1953. Ústav KWI přešel pod
Společnost M. Plancka, Kuhn byl ředitelem. Získal posléze řadu čestných
ocenění. Od r. 1968 se udělovala Kuhnova medaile GDCh, ukončeno 2005.
Již v Curychu se Kuhn zabýval syntézou a vlastnostmi polyenů. V rámci této
výzkumné práce chromatograficky rozdělil barvivo z mrkve na α-, β-, a γkaroten, stanovil strukturu a objasnil vztah k vitaminu A. Ze syrovátky byl
také izolován laktoflavin (riboflavin, vitamin B2), byla určena jeho
struktura a zvládnuta syntéza. Kuhn a spol. ukázali, že laktoflavin je
součástí Warburgova "žlutého oxidačního fermentu„ (NADPH diaforasa) a
že kombinací syntetického laktoflavinfosfátu s proteinovou částí žlutého
enzymu je získán plně aktivní enzym. Tento výzkum prokázal, že vitamíny
mohou plnit své biologické účinky jako koenzymy.
V další práci na vitamínech skupiny B byl izolován pyridoxin (vit. B6) a
kyselina pantothenová (vit. B5), vyřešena struktura a provedena syntéza.
Kolem r. 1940 byla syntetizována analoga působící antagonisticky proti
přírodním vitamínům ("antivitamíny"). Bylo například prokázáno, že
sulfanilová kyselina a některé její deriváty brzdí účinek p-aminobenzoové
kyseliny jako růstového faktoru baktérií.
Byly také izolovány alkaloidy-glykosidy z rostlin rodu Solanum, objasněna
jejich struktura a tyto identifikovány jako faktory odolnosti proti larvám
mandelinky. Takto se otevřel nový výzkumný směr, kterému se Kuhn věnoval
v první pol. 50. let. Z mateřského mléka byly izolovány četné oligoscharidy
zvyšující odolnost kojenců proti infekcím („bifidus faktor“).
NADPH dehydrogenasa (EC 1.6.99.1), též diaforasa kazalyzuje reakci:
NADPH + H+ + akceptor = NADP+ + redukovyný acceptor
Theorell H (1935). "Das gelbe Oxydationsferment". Biochem. Z. 278: 263–290.
Vitamíny B-komplexu:
Vitamín B1 – thiamin
Vitamín B2 – riboflavin
Vitamín B3 – niacin
Vitamín B5 – kyselina pantothenová
Vitamín B6 – pyridoxal, pyridoxol, pyridoxamin
Vitamín B7 – biotin (vitamín H)
Vitamín B9 – kyselina listová (folacin, folát)
Vitamín B12 – kobalamin
http://en.wikipedia.org/wiki/B_vitamins
Mnohé z těchto cukerných sloučenin (součásti „Lactaminsäure“) jsou
štěpitelné virem chřipky a působí jako virový receptor. Podobné
oligosacharidové struktury byly detekovány jako složky "gangliosidů“
patřících mezi glykolipidy. Objasnila se jejich vícečetná biologická
funkce - důležité složky buněčných membrán, aktivní látky krevních
skupin. V jisté souvislosti s tím byly vyvinuty i nové syntetické metody
pro přípravu aminosacharidů, což bylo důležitým příspěvkem k chemii
sacharidů.
Současně s prací na oligosacharidech Kuhn dále provozoval výzkumnou
práci v oblasti kumulenů (látky s mnoha dvojnými vazbami) a "volných
radikálů". Našel uhlovodíky, které se vyznačují vysokou aciditou. Studie
na odvozených radikálech vedly k dusíkatým analogům kyselých
uhlovodíků a k obzvláště stabilnímu, tmavě zelenému "Verdazylenu",
který ho fascinoval fo konce života, stejně jako kumuleny, které se
pokoušel syntetizovat vždy s větším a větším počtem dvojných vazeb.
Vracel se tak jakoby k počátkům své vědecké kariéry, kdy studoval
přírodní polyeny. K této práci byl pravděpodobně přitahován krásou
barev a krystalových forem stejně jako estetikou a symetrií příslušných
chemických vzorců sloučenin.
Erwin Chargaff
(1905-2002)
Erwin Chargaff se narodil v Černovicích, dnes
na západní Ukrajině. Jeho otec byl ze střední
třídy, zdědil banku. Erwin studoval na
gymnáziu ve Vídni a posléze na Vídeňské
univerzitě. Měl neskutečné nadání pro jazyky,
zvažoval, zda studovat přírodní vědy nebo
filologii. Rok studoval oboje, jazyků uměl 15,
ale nakonec v l. 1924-28 vystudoval chemii
(doktorát u F. Feigla), disertace se zabývala
organickými komplexy stříbra. V l. 1928-1930
byl výzkumnou silou na Yaleově univerzitě v
New Havenu, v l. 1930 asistentem chemie na
bakteriologii (univerzita v Berlíně), 1933-35
asistentem na Pasteurově ústavu v Paříži.
V r. 1935 získal místo na Kolumbijské univerzitě, NY, jako pomocný
vědecký pracovník. V r. 1938 se stal odborným asistentem, v r. 1952
profesorem. Původně pracoval na mnoha problémech např. krevní
srážlivosti. Po článku Oswalda Averyho o DNA jako nositelce dědičné
informace (1944) se Chargaffova laboratoř vydala tímto směrem.
Experiment Averyho, Macleoda a McCartyho (1944), dokázal, že DNA je nositelkou
schopnosti transformace pneumokoků (Griffithův experiment, 1928)
Maclyn McCarty
(1911-2005)
Oswald Avery
(1877-1955)
Colin Munro Macleod
(1909-1972)
zdroj foto: Wiki
Experiment Averyho, Macleoda a McCartyho (1944) přišel v době, kdy se
ještě věřilo, že nositeli dědičnosti jsou proteiny. Šlo o vrchol výzkumu na
Rockefellerově ústavu pro medicínský výzkum, který probíhal od 30. let 20.
stol. s cílem najít transformační princip popsaný v Griffithově experimentu
z roku 1928: usmrcené buňky virulentního kmenu III-S Streptococcus
pneumoniae měly původní smrtící účinek, pokud byly myším injekčně
vpraveny spolu s živými buňkami nevirulentního kmene II-R.
Avery, Oswald T.; Colin M. MacLeod, Maclyn McCarty (1944) "Studies on the Chemical Nature of the Substance
Inducing Transformation of Pneumococcal Types: Induction of Transformation by a Desoxyribonucleic Acid Fraction
Isolated from Pneumococcus Type III". Journal of Experimental Medicine 79 (2): 137–158.
Pro studium baktériíí byl klíčový objev sérologické typizace. Imunitní odezva
laboratorního zvířete vůči určitému kmeni vede k tvorbě protilátek.
Antisérum s protilátkami reaguje s baktériemi stejného typu, jako byly ty,
které iniciovaly tvorbu protilátek. Až do Griffithova experimentu v r. 1928 se
věřilo, že sérologický typ je fixní a nemění se v příštích generacích.
„Transformační princip“ vzešel z řady experimentů typizace pneumokoků
způsobujících zápal plic. Britský bakteriolog Frederick Griffith (1879-1941)
zjistil, že při zápalu plic jsou přítomny virulentní i nevirulentní kmeny a
uvědomil si, že se mohou navzájem měnit.
Na Rockefellerově ústavu pak různí vědci objevili možnost in vitro
transformace, pracovalo se na izolaci „transformačního principu“ atd.
Pneumokoky tvoří hladké kolonie s polysacharidovou kapsulí, která je
imunogenní. Z teplem usmrcených baktérií Avery získal slaným roztokem
extrakt, precipitoval chloroformem proteiny a enzymově hydrolyzoval
polysacharidy. Zbylý aktivní princip v roztoku byl podroben frakcionaci
alkoholem a získán ve formě vláken. Jejich chemická analýza potvrdila
složení odpovídající DNA. K důkazu, že DNA je transformačním principem
posloužila řada biochemických testů. Proteolytické enzymy a ribonukleasy byly
neúčinné v destrukci „aktivního principu“, naopak DNasy ano.
Klíčové byly práce, které zvrátily tetrahydronukleotidovou teorii struktury
DNA díky známému objevu Chargaffových pravidel publikovaných na
přelomu 40. a 50. let 20. stol. Původní teorii postuloval v r. 1910 litevskožidovský a americký biochemik Phoebus A. T. Levene (1869–1940), vedoucí
laboratoře na Rockefellerově ústavu pro lékařský výzkum, který
předpověděl jako strukturu DNA jednoduchou repetici GACT.
1. pravidlo: v přírodní DNA platí G=C a A=T; např. v lidské DNA je obsah
A=30.9%, T=29.4%, G=19.9% a C=19.8%. Drobné rozdíly nejsou
experimentální chybou, ale skutečností. To naznačilo později potvrzenou
strukturu DNA (párování purinů a pyrimidinů), ačkoli Chargaff to nezmínil.
2. pravidlo: složení DNA je různé pro různé organismy (diverzita na
molekulové úrovni). Jde o relativní zastoupení A, G, T a C.
Většina publikačních výstupů z Chargaffovy laboratoře po r. 1950 se
zabývala DNA. Poté, co byla Nobelova cena za fyziologii a medicínu v r. 1962
udělena triu James D. Watson, Francis Crick a Maurice Wilkins, za
objevy týkající se struktury DNA a jejího významu pro přenos dědičné
informace, se E. Chargaff stáhl z laboratoře, v l. 1970-74 byl ve vedoucí
pozici a důchod pak strávil především psaním (celkem 450 článků a 15 knih).
O
N
N
H 2N
NH 2
N
N
N
O
O
O
P O
O
O
N
O
O
O
O P O
O P O
O
O
O
O
O
N
O
P O
O
O
N
CH3
N
O
N
N
N
NH 2
Phoebus Aaron Theodor Levene
(1869-1940), foto 1915
objev složek DNA
Hans Neurath
(1909-2002)
Neurath byl americký biochemik rakouského
původu. Zabýval se především proteiny a byl
zakládajícím vedoucím katedry biochemie na
Lékařské fakultě Washingtonské univerzitě v
Seattlu. Byl editorem časopisů Biochemistry a
Protein Science.
Narodil se ve Vídni a získal doktorát z
chemie na Vídeňské univrzitě (1933). Ve
studiích pokračoval v Londýně a v
Minneapolis. V r. 1938 získal profesorskou
pozici na Dukeově univerzitě v Durhamu, kde
zahájil výzkumný program v oblasti fyzikální
chemie proteinů.
V r. 1950 přešel do Seattlu, kde dosáhl většiny svých výzkumných výsledků.
Působil zde do své penze v r. 1975. Věnoval se především proteolytickým
enzymům. V r. 1980 se stal vědeckým ředitelem Německého centra pro
výzkum rakoviny v Heidelberku (DKFZ). Do Seattlu se vrátil v r. 1981 jako
emeritus.
Jeho výzkum byl stimulován snahou zjistit, čím se proteolytické enzymy liší
od svých proteinových substrátů. Šlo tedy o specifičnost a reakční
mechanismy proteas. Mezi těmito byly enzymy z pankreatu, popsána byla
jejich struktura, aktivace prekurzoru, mechanismus, aminokyselinové
sekvence, evoluce a fylogenetické variace.
Za zmínku stojí popis chemických změn přeměny trypsinogenu na aktivní
trypsin (Davie a Neurath, 1955). Trypsin byl objeven v hovězích střevech
Wilhelmem Kühnem (1837-1900) v r. 1876 a poprvé získán v krystalickém
stavu v r. 1948 (Northrop J.H. et al.). Trypsin a podobné serinové proteasy
mají katalytickou doménu a specifickou neproteolytickou doménu, která slouží
jako ligand pro vazbu proteinových substrátů.
Přeměna trypsinogenu na trypsin byla studována pomocí Sangerova činidla,
iontoměničové kolony a papírové chromatografie. Množství uvolněného Nkoncového hexapeptidu kvantitativně odpovídalo nárůstu aktivity aktivovaného
trypsinu. Podobně byl sledován i chymotrypsin. Strukturní studie (s
Kennethem Walshem) ukázaly rozdíly v aminokyselinách aktivního místa
ovlivňující specifičnost. Karboxypeptidasa A byla poprvé krystalována
Mortimerem Louisem Ansonem (1901-1968) v r. 1935. Tým H. Neuratha
vyizoloval prokarboxypeptidasu a prokázal více štěpných míst při aktivaci
stejně jako přítomnost zinku v aktivním místě.
Efraim Racker
(1913-1991)
J. Biol. Chem. 2006, 281 (4), e4.
Narodil se v městě Nový Sadec (Nowy Sącz) v
Haliči, rodina se přestěhovala do Vídně. Studoval
medicínu na Vídeňské univerzitě (1938). Vzhledem
k politické situaci se rozhodl odejít do Velké
Británie, kde mu J. Hirsh Quastel nabídl místo v
psychiatrické léčebně v Cardiffu. Zde se zabýval
biochemickými příčinami mentálních onemocnění.
Po vstupu Británie do války byl internován na
ostrově Man, kde měl lékařskou praxi.
V roce 1941 odešel do USA. Nejdříve zakotvil na univerzitě v Minneapolis,
kde byl pomocnou vědeckou silou na fyziologii. Zjistil, že poliovirus inhibuje
glykolýzu v myším mozku. V l. 1942-44 byl lékařem v Harlemu (NYC), pak
získal místo profesora mikrobiologie na Lék. fakultě univerzity v NY. Zde
objevil, že inhibice glykolýzy může být odstraněna přídavkem glutathionu.
To vedlo k objevu mechanismu reakce glyoxalasy (karboxyl-S-glutathionový
intermediát). S Isidorem Krimským objevil princip oxidace glyceraldehyd3-fosfátu cestou tvorby thiolového enzymového intermediátu.
V r. 1952 získal místo „associate professora“ na Lék. fakultě Yaleovy
univerzity. Zde pokračoval ve výzkumu metabolismu sacharidů, objevil a
purifikoval transketolasu. Po dvou letech pracoval na oddělení výživy a
fyziologie na Výzkumném ústavu veřejného zdravotnictví NYC. Zde
pokračoval ve studiu glykolýzy, pentosafosfátové dráhy a regulaci
glykolýzy. Zjistil, že je třeba regenerovat ADP a fosfát.
V r. 1954 přišel na pracoviště postdoktorand Maynard E. Pullman, jehož
zájem směřoval k prokázání mechanismu tvorby ATP v mitochondriích a
chloroplastech. Tehdy se předpokládalo spojení syntézy ATP s
energeticky bohatým intermediátem. Spolu s dalšími členy týmu (Datta,
Penefsky, Nossal) izolovali submitochondriální částice – fragmenty
mitochondriální membrány. Pomocí skleněných kuliček a sedimentační
frakcionace získali fragmenty, které katalyzovaly respiraci avšak bez
tvorby ATP. Obnovení tento funkce nastalo po přidání supernatantu. Z
rozpustné frakce pak izolovali ATPasu s fosforylační aktivitou („Factor
1“, F1), což je hledaný spojovací faktor respirace a fosforylace (1960).
Spolu s V. Vambutas purifikovali obdobný spojovací faktor z chloroplastů
špenátu (1965). Později, v r. 1966, s Kagawou frakcionovali
submitochondriální částice s použitím cholátu a soli a objevili
membránovou kotvící část ATPasy citlivou k oligomycinu (Fo)
V r. 1966 E. Racker odešel na oddělení biochemie na Cornellově univerzitě.
Už tehdy Racker přijímal Mitchellovu teorii o protonovém gradientu. V
klíčové práci s W. Stockeniusem prokázali, že tomu tak skutečně je.
Připravili liposomy, kde byla v membráně zabudovaná F1Fo-ATPasa a
bakteriorhodopsin, který funguje jako protonová pumpa poháněná světlem.
Po nasvícení produkovala ATPasa ATP na základě tvorby gradientu
pumpováním protonů vně liposomu (1974).
Později tým kolem E. Rackera
rekonstituoval v liposomech řadu
membránových enzymů a vypracoval
tuto rekonstituci jako výborný
nástroj pro studium membránových
pump, transportérů a receptorů
(Racker, E. 1985. Reconstitutions of
transporters,
receptors
and
pathologic states. Academic Press,
New York, N.Y.). Racker získal řadu
prestižních ocenění, byl editorem
časopisu Journal of Biological
Chemistry. Přišel s jedním z pravidel
A. Kornberg J. Bacteriol. 2000, 182(13):3613.
DOI:10.1128/JB.182.13.3613-3618.2000
enzymologie: „Don’t waste clean
thinking on dirty enzymes.“
Model mechanismu syntézy a hydrolýzy ATP
FoF1- ATP synthasami
Milgrom Y M , and Cross R L PNAS 2005;102:13831-13836
©2005 by National Academy of Sciences
http://www.bmb.leeds.ac.uk/teaching/ic
u3/lecture/20/
Noji, H., Yasuda, R., Yoshida, M., and Kinosita, K., Jr. (1997). Direct observation of the
rotation of F1-ATPase. Nature 386, 299–302.
Yasuda R. et al. F1-ATPase is a highly efficient molecular motor that rotates with
discrete 120o steps. Cell, Vol. 93, 1117–1124
Edmond H. Fischer
(*1920)
E. H. Fischer je švýcarsko-americký biochemik,
který působí na Washingtonské univerzitě v
Seattlu. Spolu s Edwinem G. Krebsem získal v r.
1992 Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu –
za popis vratné fosforylace jako nástroje pro
aktivaci proteinů a regulaci buněčných procesů.
Narodil se Šanghaji v Číně, matka byla
Francouzska ze Švýcarska, otec Rakušan.
Dědeček z matčiny strany založil první
francouzské noviny v Číně a podílel se na zřízení
frankofonní základní školy v Šanghaji, kterou pak
E. H. Fischer navštěvoval.
Ve Švýcarsku navštěvoval internátní střední školu, poté studoval chemii na
Ženevské univerzitě. Ph.D. získal v oboru organická chemie (pracoval u K. H.
Meyera, který se zabýval strukturou a metabolismem polysacharidů),
věnoval se α-amylase. V r. 1950 odešel jako postdoktorand do USA. Spolu s
E. G. Krebsem začal pracovat na glykogenfosforylase. Popsali sérii reakcí,
které vedou k aktivaci tohoto enzymu a roli hormonů a vápníku. Ve studiu
fosforylací regulujících buněčné procesy pak pokračoval dále.
Hans Tuppy
(*1924)
H. Tuppy se účastnil sekvencování insulinu a byl
prvním rakouským profesorem biochemie. V l.
1987-1989 působil jako ministr pro vědu a
výzkum v rakouské vládě F. Vranitzkého.
Rodiče pocházeli z Prahy a Brna. Otec Karl
(1880-1939) byl hlavním žalobcem při soudu s
nacisty, kteří v r. 1934 zavraždili kancléře
Engelberta Dollfusse. Otec pak v r. 1939 zahynul
v koncentračním táboře, bratr padl na frontě v r.
1944. H. Tuppy pracoval od r. 1942 v Říšské
pracovní službě, ale po zranění byl zproštěn
služby. Studoval pak na Vídeňské univerzitě,
kterou absolvoval v r. 1945.
Pokračoval doktorátem v laboratoři E. Spätha pod vedením Friedricha
Galinovskyho, který získal v. r. 1948. Friedrich Wessely (1897-1967),
ředitel Chemického ústavu doporučil Tuppyho Maxi Perutzovi (1914-2002)
pro místo postdoktoranda na univerzitě v Cambridge, následně byl
doporučen k Fredericku Sangerovi (1918-2013).
Tuppy se tak dostal do Sangerovy laboratoře v Cambridgi, kde se podílel
na určení aminokyselinové sekvence hovězího inzulinu, konkrétně na
sekvencování jeho B-řetězce („fenylalaninový řetězec“). Výsledky
spolupráce byly publikovány v časopise Biochemical Journal v r. 1951
(Sanger získal za sekvenci inzulinu v r. 1958 Nobelovu cenu).
Následně pobýval v Carlsberské laboratoři v Kodani, odkud se vrátil na
univerzitu ve Vídni (1951), aby se stal asistentem na Chemickém ústavu II.
V roce 1956 se habilitoval, což je v rakouském akademického systému,
kvalifikace, která umožňuje příjemci dohlížet na doktorandy a dostat se
do vedoucích pozic na fakultě. V roce 1963 se Tuppy stal profesorem
biochemie na Ústavu biochemie Vídeňské univerzity. V roce 1973 dostal
Schrödingerovu cenu Rakouské akademie věd.
Během své kariéry byl Tuppy děkanem Lékařské fakulty Vídeňské
univerzity (1970-1972), předsedou fondu pro finacování vědy (FWF, 19741982), rektorem Vídeňské univerzity a předsedou rakouské konference
rektorů (1983-1985), prezidentem Rakouské akademie věd (1985-1987) a
ministrem rakouské vlády pro vědu a výzkum (1987-1989) během
kancléřství Franze Vranitzkého. Byl i předsedou samosprávné univerzitní
rady BOKU (Universität für Bodenkultur) ve Vídni (od 2003-2008).
Sanger a Tuppy, později pak Sanger a
Thompson, použili tzv. Sangerovo činidlo
(2,4-dinitro-1-fluorbenzen, DNFB), které
reaguje
s
přístupnými
aminoskupinami
proteinu, zvláště s aminoskupinou na tzv. Nkonci (první aminokyselina v pořadí). Peptidy
vzniklé hydrolýzou inzulinu (pro hydrolýzu
využívali HCl nebo trypsin) podrobili
dvojrozměrné separaci na filtračním papíru,
nejdříve elektroforézou a pak kolmo
chromatografií. Získali tak peptidovou mapu
(angl. „fingerprint“ – otisk prstu). Pro
detekci použili ninhydrin. Peptid obsahující
N-konec byl rozpoznán podle žlutého
zbarvení vzniklého značením s DNFB. Jeho
úplnou hydrolýzou se uvolnily aminokyseliny, z
nichž N-koncová byla identifikována podle
značení. Opakováním této procedury při
rozdílných podmínkách počáteční hydrolýzy
Sanger určil sekvenci mnoha peptidů a jejich
skládáním do delších sekvencí dospěl ke
konečnému výsledku
Werner Arber
(*1929)
W. Arber je švýcarský mikrobiolog a genetik. V
roce 1978 spolu s Hamiltonem Smithem a
Danielem Nathansem získal Nobelovu cenu za
fyziologii a medicínu za objev restrikčních
endonukleas. Výsledek vedl k rozvoji technologie
rekombinantní DNA.
Studoval na ETH v Curychu (1949-1953). Poté byl
asistentem na Ženevské univerzitě a věnoval se
elektronové mikroskopii. Zkoumal bakteriofágy a
jeho disertace se zabývala defektními mutanty
profága lambda (1958). Klíčové bylo zahájení
výzkumu lysogenních lambda-gal mutantů bez
bakteriálního genetického materiálu.
Následně pracoval Jihokalifornské univerzitě na genetice fágů. V r. 1960 se
vrátil do Ženevy se zkušenostmi z pobytů v Kalifornii (Stent), na Stanfordu
(Lederbergovi) a MIT (Luria). Zde nejdříve pracoval v laboratoři v rámci
fyzikálního ústavu a byl jmenován docentem a později mimořádným
profesorem. Po pobytu v Berkeley se v r. 1971 přesunul na Basilejskou
univerzitu.
Klíčovým zjištěním při studiu interakce fágů s baktériemi bylo pozorování
Grete Kellenbergerové, že část DNA fága po infekci E. coli byla rychle
degradována. Štěpení bylo potvrzeno i pro buněčnou DNA. V l. 1965-1970
se Arber a jeho tým zabýval methylací DNA z pohledu regulace procesu
restrikce a molekulárních mechanismů.
Restriction Modification System (RM systém)
funguje u baktérií a možná u dalších prokaryot k ochraně proti cizorodé
DNA, která pochází například z bakteriofágů.
Jde o to, že určité bakteiální kmeny inhibují (= restrikce) růst fágů, které
se namnožily na jiných kmenech. Je to způsobeno přítomností restrikčních
enzymů (endonukleas). Tyto enzymy štěpí dvouřetězcovou DNA ve
specifických místech (krátké úseky 4-6 ti bazí, palindromy), tvoří se
fragmenty, které jsou pak dále degradovány ostatními endonukleasami.
Takto je ničena i cizorodá DNA.
Aby se zabránilo degradaci vlastní DNA tímto způsobem, baktérie si svou
vlastní DNA značí methylací (adenin, cytosin). Tato modifikace znamená
pouze občasné methylování na jednom či druhém řetězci, protože nesmí
ovlivňovat párování DNA.
Dnes je známo několik restrikčních modifikačních systému (značeno I, II,
IS, III a IV), vždy je obsažena restrikční i methylační aktivita,
nejběžnější je systém II. RM systém se dá zaklonovat do plazmidu s
antibiotikovou rezistencí dano methylačním enzymem. Při replikaci plazmidu
se aktivuje methylasová aktivita, která pak chrání plazmidovou DNA.
Arpád Pusztai
(*1930)
http://news.bbc.co.uk/2/hi/health/149882.stm
Původem maďarský biochemik, který
strávil 36 let na Rowettově výzkumném
ústavu v Aberdeenu ve Skotsku. Je
specialistou na rostlinné lektiny. V r. 1998
oznámil veřejnosti, že výsledky jeho
výzkumu ukázaly, že u laboratorních
potkanů krmených geneticky modifikovanými bramborami se projevilo poškození
trávicího a imunitním systému. Důsledkem
byl vyhazov ze zaměstnání, záležitost je
známa jako Pusztaiova aféra.
“Health Genetics
scientist suspended”
Narodil se v Budapešti, kde absolvoval Univerzitu Loránda Eötvöse. Po
porážce povtání v Maďarsku v r. 1956 utekl přes Rakousko do Anglie. Na
Listerově ústavu v Londýně získal doktorát. Od r. 1963 pracoval na oddělení
výzkumu proteinů na Rowettově ústavu.
V r. 1995 zahájil výzkum s GMO bramborami produkujícími lektin ze
sněženky (Galanthus nivalis).
Ředitel ústavu Philip James zakázal Pusztaiovi a Susan Bardocz veřejně
mluvit o výsledcích. Byl proveden audit, který kritizoval výsledky. Data
byla zaslána šesti recenzentům, kteří je taktéž kritizoval. Pusztai se
proti výsledku odvolal. V r. 1999 zaslalo 21 vědců z Evropy a Ameriky
oběžník podporující Pusztaia v daném sporu.
Výsledky byly nakonec publikovány v časopise Lancet (1999). Publikování
však doprovázely nestandardní postupy v redakci časopisu. Tento článek
ukazuje rozdíly mezi tloušťkou střevního epitelu u potkanů krmených
GMO bramborami ve srovnání s kontrolou. Lektin ze sněženky (aglutinin),
který byl produkován v GMO bramborách, byl přitom předtím pro výzkum
zvolen právě proto, že samotný neovlivňoval anatomii střev.
Po suspendování se Pusztai vrátil do Maďarska, kde přednáší populární
přednášky a získává různá ocenění od nestátních organizací.
Ulrich Karl Laemmli
Laemmli je profesorem biochemie na katedrách
biochemie a molekulární biologie na Ženevské
univerzitě. Je široce znám pro vylepšení metody
SDS-PAGE (Tris-glycinový pufrový systém – tzv.
Laemmliho pufr), publikovaném v roce 1970 v
časopise Nature. Jedná se o jednu z
nejcitovanějších biochemických prací vůbec (2.
v pořadí po práci Lowry et al., 1951). V roce 1990
měla téměř 60 000 citací, nyní je podle Web of
Science citací celkem 100000.
Laemmli se nyní zabývá strukturní organizací
jader a chromatinu v buňce. V r. 1996 získal
Cenu Louise Jeanteta za medicínu.