Christian de Duve - Christian de Duve

Wicehrabia de Duve
Christian de Duve.tif
de Duve wygłosił wykład na temat pochodzenia komórki eukariotycznej w październiku 2012 r.
Urodzić się
Christian René Marie Joseph de Duve

( 02.10.1917 )2 października 1917
Thames Ditton , Surrey , Wielka Brytania
Zmarł 4 maja 2013 (2013-05-04)(w wieku 95 lat)
Grez-Doiceau , Belgia
Obywatelstwo belgijski
Alma Mater
Znany z Organelle komórkowe
Małżonkowie
Janine Herman
( m.  1943; zm. 2008)
Dzieci
Nagrody
Kariera naukowa
Pola
Instytucje

Christian René Marie Joseph, wicehrabia de Duve (2 października 1917 – 4 maja 2013) był belgijskim cytologiem i biochemikiem, zdobywcą nagrody Nobla . Dokonał nieoczekiwanych odkryć dwóch organelli komórkowych , peroksysomu i lizosomu , za które w 1974 r. otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny z Albertem Claude i Georgem E. Palade („za ich odkrycia dotyczące strukturalnej i funkcjonalnej organizacji komórki”) . Oprócz peroksysomów i lizosomów w jednym przypadku wynalazł nazwy naukowe, takie jak autofagia , endocytoza i egzocytoza .

Syn belgijskich uchodźców podczas I wojny światowej , de Duve, urodził się w Thames Ditton , Surrey , Anglia . Jego rodzina wróciła do Belgii w 1920 roku. Kształcił się u jezuitów w Onze-Lieve-Vrouwinstituut w Antwerpii , studiował medycynę na Katolickim Uniwersytecie w Leuven . Po zdobyciu tytułu doktora medycyny w 1941 roku rozpoczął badania w dziedzinie chemii, pracując nad insuliną i jej rolą w cukrzycy . Jego praca dyplomowa przyniosła mu najwyższy stopień uniwersytecki agregation de l'enseignement supérieur (odpowiednik doktoratu) w 1945 roku.

Dzięki pracy nad oczyszczaniem penicyliny uzyskał tytuł magistra w 1946 roku. Dalsze szkolenie odbywał u (późniejszych laureatów Nagrody Nobla) Hugo Theorella w Karolinska Institutet w Sztokholmie oraz Carla i Gerti Cori na Washington University w St. Ludwik . Dołączył do wydziału medycyny w Leuven w 1947. W 1960 został zaproszony do Instytutu Rockfellera (obecnie Rockefeller University ). W porozumieniu z Leuven został profesorem na obu uniwersytetach od 1962 roku, dzieląc swój czas między Leuven i Nowy Jork. Został emerytowanym profesorem Uniwersytetu w Louvain w 1985 r. i Rockefellera w 1988 r.

De Duve otrzymał stopień wicehrabiego w 1989 roku przez króla Belgii Baudouina . Był także laureatem nagrody Francqui , Gairdner Foundation International Award , Heineken Prize oraz EB Wilson Medal . W 1974 założył Międzynarodowy Instytut Patologii Komórkowej i Molekularnej w Brukseli, przemianowany ostatecznie na Instytut de Duve w 2005. Był prezesem założycielem L'Oréal-UNESCO Awards dla Kobiet w Nauce . Zmarł w wyniku legalnej eutanazji po długiej chorobie na raka i migotanie przedsionków .

Wczesne życie i edukacja

De Duve urodził się z agenta nieruchomości Alphonse de Duve i żony Madeleine Pungs w wiosce Thames Ditton, niedaleko Londynu . Jego rodzice uciekli z Belgii w momencie wybuchu I wojny światowej. Po wojnie w 1920 roku, w wieku trzech lat, wrócił z rodziną do Belgii. Był przedwcześnie rozwiniętym chłopcem, zawsze najlepszym uczniem ( primus perpetuus, jak wspominał) w szkole, z wyjątkiem jednego roku, kiedy ogłoszono go „poza zawodami”, aby dać szansę innym uczniom.

Kształcił się u jezuitów w Onze-Lieve-Vrouwinstituut w Antwerpii , zanim w 1934 roku studiował na Katolickim Uniwersytecie w Leuven . Chciał specjalizować się w endokrynologii i dołączył do laboratorium belgijskiego fizjologa Josepha P. Bouckaerta, którego głównym zainteresowaniem było jedno. insulina. Podczas ostatniego roku nauki w szkole medycznej w 1940 roku Niemcy najechali Belgię. Został powołany do armii belgijskiej i wysłany w południowej Francji jako oficer medyczny. Tam został niemal natychmiast wzięty do niewoli przez Niemców. Jego umiejętność mówienia płynnie po niemiecku i flamandzku pomogła mu przechytrzyć porywaczy. Uciekł z powrotem do Belgii w przygodzie, którą później określił jako „bardziej komiczną niż heroiczną”.

Natychmiast kontynuował swój bieg medycznej i uzyskał MD 1941 z Leuven. Po ukończeniu studiów de Duve kontynuował swoje podstawowe badania nad insuliną i jej rolą w metabolizmie glukozy . On (wraz z Earlem Sutherlandem) dokonał wstępnego odkrycia, że ​​komercyjny preparat insuliny był skażony innym hormonem trzustki , antagonistą insuliny glukagonem . Jednak brakowało materiałów laboratoryjnych w Leuven, dlatego zapisał się na program, aby uzyskać dyplom z chemii w Instytucie Raka. Jego badania nad insuliną zostały podsumowane w 400-stronicowej książce pt. Glucose, Insuline et Diabète ( Glucose, Insulin and Diabetes ) wydanej w 1945 r. jednocześnie w Brukseli i Paryżu . Książka została skondensowana w rozprawie technicznej, która przyniosła mu najbardziej zaawansowany stopień uniwersytecki agrégation de l'enseignement supérieur (odpowiednik doktoratu – nazwał go „rodzajem gloryfikowanego doktoratu”) w 1945 roku. przez szereg publikacji naukowych. Następnie uzyskał tytuł magistra chemii w 1946, dla którego pracował nad oczyszczaniem penicyliny .

Aby poszerzyć swoje umiejętności w zakresie biochemii, przez 18 miesięcy w latach 1946-47 trenował w laboratorium Hugo Theorella (który później zdobył Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1955) w Instytucie Medycznym Nobla w Sztokholmie. W 1947 otrzymał pomoc finansową jako stypendysta Fundacji Rockefellera i pracował przez sześć miesięcy z Carlem i Gerti Cori na Washington University w St. Louis (mąż i żona byli wspólnymi laureatami Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1947 r.).

Kariera i badania

W marcu 1947 roku de Duve dołączył do wydziału medycznego Uniwersytetu Katolickiego w Leuven, gdzie wykładał chemię fizjologiczną. W 1951 został profesorem zwyczajnym. W 1960 r. Detlev Bronk, ówczesny prezydent Instytutu Rockfellera (dzisiejszego Uniwersytetu Rockefellera ) w Nowym Jorku, spotkał się z nim w Brukseli i zaproponował mu profesurę i laboratorium. Rektor Leuven, obawiając się całkowitej utraty de Duve'a, przy obiedzie pogodził się z kompromisem, że de Duve nadal będzie pracował w niepełnym wymiarze godzin, z ulgą w nauczaniu i przeprowadzaniu egzaminów. Rektor i Bronk zawarli porozumienie, które początkowo miało trwać pięć lat. Oficjalne wdrożenie miało miejsce w 1962 roku, a de Duve jednocześnie kierował laboratoriami badawczymi w Leuven i Rockefeller University, dzieląc swój czas między Nowy Jork i Leuven.

W 1969 roku Katolicki Uniwersytet w Leuven został podzielony na dwa odrębne uniwersytety. Dołączył do francuskojęzycznej strony, Université catholique de Louvain . Otrzymał status emeryta na Uniwersytecie w Louvain w 1985 i w Rockefeller w 1988, chociaż nadal prowadził badania. Między innymi badał dystrybucję enzymów w komórkach wątroby szczura za pomocą wirowania strefowego . Jego praca nad frakcjonowaniem komórek dostarczyła wglądu w funkcję struktur komórkowych. Specjalizował się w biochemii subkomórkowej i biologii komórki oraz odkrył nowe organelle komórkowe .

Ponowne odkrycie glukagonu

Hormon glukagon został odkryty przez CP Kimballa i Johna R. Murlina w 1923 roku jako substancja hiperglikemiczna (podnosząca poziom cukru we krwi) wśród ekstraktów trzustkowych . Biologiczne znaczenie glukagonu nie było znane, a sama nazwa została zasadniczo zapomniana. W czasie, gdy de Duve dołączył do Bouckaert na Uniwersytecie w Leuven, aby pracować nad insuliną, było to wciąż tajemnicą. Od 1921 roku insulina była pierwszym komercyjnym lekiem hormonalnym pierwotnie produkowanym przez firmę Eli Lilly and Company , ale metody ekstrakcji wprowadziły zanieczyszczenie, które powodowało łagodną hiperglikemię, dokładnie odwrotnie niż oczekiwano lub pożądano. W maju 1944 de Duve zdał sobie sprawę, że krystalizacja może usunąć zanieczyszczenia. Wykazał, że proces insulinowy Lilly był zanieczyszczony, pokazując, że po wstrzyknięciu szczurom insulina Lilly powodowała początkową hiperglikemię, a duńska insulina Novo nie. Po swoich badaniach opublikowanych w 1947 roku Lilly zmodernizował swoje metody, aby wyeliminować zanieczyszczenie. Do tego czasu de Duve dołączył do Carla Coriego i Gerty Cori na Washington University w St. Louis, gdzie pracował z kolegą naukowym Earlem Wilburem Sutherlandem Jr. , który później zdobył Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1971 roku.

Sutherland pracował nad zagadką substancji zanieczyszczającej insulinę, którą nazwał czynnikiem hiperglikemiczno-glikogenolitycznym (HG). On i de Duve wkrótce odkryli, że czynnik HG jest syntetyzowany nie tylko przez trzustkę, ale także przez błonę śluzową żołądka i niektóre inne części przewodu pokarmowego. Ponadto odkryli, że hormon był wytwarzany z wysp trzustkowych przez komórki różniące się od komórek beta produkujących insulinę ; przypuszczalnie były to komórki alfa . To de Duve zdał sobie sprawę, że czynnik HG Sutherlanda był w rzeczywistości taki sam jak glukagon; to ponowne odkrycie doprowadziło do jego stałej nazwy, którą de Duve ponownie wprowadził w 1951 roku. Prace tej pary wykazały, że glukagon był głównym hormonem wpływającym na rozkład glikogenu w wątrobie – proces znany jako glikogenoliza – dzięki któremu więcej cukrów jest wytwarzanych i uwalnianych do Krew.

Oryginalna hipoteza De Duve'a, że ​​glukagon był wytwarzany przez komórki alfa trzustki, okazała się słuszna, gdy wykazał, że komórki alfa uszkodzone przez kobalt przestały wytwarzać glukagon u świnek morskich ; w końcu wyizolował oczyszczony hormon w 1953 roku, w tym od ptaków.

De Duve jako pierwszy postawił hipotezę, że produkcja insuliny (która obniża poziom cukru we krwi) stymuluje wychwyt glukozy w wątrobie; Zasugerował również, że istnieje mechanizm równoważenia produkcji insuliny i glukagonu w celu utrzymania prawidłowego poziomu cukru we krwi (patrz homeostaza ). Pomysł ten był wówczas bardzo dyskutowany, ale ponowne odkrycie glukagonu potwierdziło jego tezy. W 1953 roku wykazał eksperymentalnie, że glukagon miał wpływ na produkcję (a tym samym na wychwyt) glukozy.

Odkrycie lizosomu

Christian de Duve i jego zespół kontynuowali badania mechanizmu działania insuliny w komórkach wątroby, skupiając się na enzymie 6-fosfatazy glukozowej , kluczowym enzymie w metabolizmie cukru ( glikolizie ) i celu insuliny. Odkryli, że G6P był głównym enzymem regulującym poziom cukru we krwi , ale nie byli w stanie, nawet po wielokrotnych eksperymentach, oczyścić i wyizolować enzymu z ekstraktów komórkowych. Wypróbowali więc bardziej pracochłonną procedurę frakcjonowania komórek w celu wykrycia aktywności enzymu.

To był moment nieoczekiwanego odkrycia. Aby oszacować dokładną aktywność enzymatyczną, zespół przyjął procedurę wykorzystującą znormalizowany enzym kwaśną fosfatazę ; ale okazało się, że aktywność była nieoczekiwanie niska — dość niska, tj. około 10% oczekiwanej wartości. Pewnego dnia zmierzyli aktywność enzymatyczną niektórych oczyszczonych frakcji komórek, które były przechowywane przez pięć dni. Ku ich zaskoczeniu aktywność enzymatyczna wzrosła z powrotem do poziomu świeżej próbki; a podobne wyniki powtarzano za każdym razem, gdy procedura była powtarzana. Doprowadziło to do hipotezy, że jakiś rodzaj bariery ograniczał szybki dostęp enzymu do jego substratu , tak że enzymy mogły dyfundować dopiero po pewnym czasie. Opisali barierę jako podobną do błony – „strukturę podobną do worka otoczoną błoną i zawierającą kwaśną fosfatazę”.

Niespokrewniony enzym (z procedury frakcjonowania komórek) pochodził z błonowych frakcji, o których wiadomo było, że są organellami komórkowymi. W 1955 de Duve nazwał je „lizosomami”, aby odzwierciedlić ich właściwości trawienne. W tym samym roku Alex B. Novikoff z University of Vermont odwiedził laboratorium de Duve'a i za pomocą mikroskopii elektronowej z powodzeniem stworzył pierwszy wizualny dowód istnienia organelli lizosomalnych. Stosując metodę barwienia kwaśnej fosfatazy, de Duve i Novikoff dodatkowo potwierdzili lokalizację enzymów hydrolitycznych ( hydrolaz kwaśnych ) lizosomów.

Odkrycie peroksysomu

Serendipity podążyło za de Duvem w celu dokonania kolejnego ważnego odkrycia. Po potwierdzeniu lizosomu zespół de Duve był zaniepokojony obecnością (we frakcji komórek wątroby szczura) enzymu oksydazy moczanowej . De Duve uważał, że nie jest to lizosom, ponieważ nie jest to hydrolaza kwasowa, typowa dla enzymów lizosomalnych; mimo to miał podobny rozkład jak enzym kwaśna fosfataza. Co więcej, w 1960 roku odkrył inne enzymy (takie jak katalaza i oksydaza D-aminokwasowa ), które były podobnie rozmieszczone we frakcji komórkowej – i wtedy sądzono, że są to enzymy mitochondrialne. (W. Bernhard i C. Rouillier opisali takie pozamitochodralne organelle jako mikrociała i wierzyli, że są one prekursorami mitochondriów).

De Duve był sceptycznie nastawiony do nazywania nowo odkrytych enzymów mikrociałami, ponieważ, jak zauważył, „zbyt mało wiadomo o ich dopełnieniu enzymatycznym i ich roli w fizjologii komórek wątroby, aby uzasadnić tę propozycję w chwili obecnej”. Zasugerował, że enzymy te należały do ​​tej samej organelli komórkowej, ale innej niż wcześniej znane organelle. Ponieważ jednak wciąż brakowało mocnych dowodów, nie opublikował swojej hipotezy. W 1955 roku jego zespół zademonstrował podobne frakcje komórek o tych samych właściwościach biochemicznych z rzęsistego pierwotniaka Tetrahymena pyriformis ; wskazano zatem, że cząstki były nieopisanymi organellami komórkowymi niezwiązanymi z mitochondriami. Przedstawił swoje odkrycie na spotkaniu American Society for Cell Biology w 1955 roku i formalnie opublikował w 1966, tworząc nazwę peroksysomy dla organelli, ponieważ są one zaangażowane w reakcje peroksydazy. W 1968 dokonał pierwszego przygotowania peroksysomów na dużą skalę, potwierdzając, że oksydaza l-α-hydroksykwasowa, oksydaza d-aminokwasowa i katalaza były unikalnymi enzymami peroksysomów.

De Duve i jego zespół wykazali, że peroksysomy odgrywają ważne role metaboliczne, w tym β-oksydację bardzo długołańcuchowych kwasów tłuszczowych na szlaku innym niż ten w mitochondriach; oraz że są członkami dużej rodziny ewolucyjnie spokrewnionych organelli obecnych w różnych komórkach, w tym roślinach i pierwotniakach, gdzie pełnią różne funkcje. (I nadano im konkretne nazwy, takie jak glioksysomy i glikosomy .)

Pochodzenie komórek

Praca De Duve'a przyczyniła się do wyłaniającego się konsensusu w sprawie akceptacji teorii endosymbiotycznej ; który pomysł sugeruje , że organelle w komórkach eukariotycznych powstały jako pewne komórki prokariotyczne , które zaczęły żyć wewnątrz komórek eukariotycznych jako endosymbionty . Według wersji de Duve'a, jako pierwsze rozwinęły się komórki eukariotyczne z ich strukturą i właściwościami, w tym zdolnością do wychwytywania pokarmu przez endocytozę i trawienia go wewnątrzkomórkowo. Później komórki prokariotyczne zostały włączone, aby utworzyć więcej organelli.

De Duve zasugerował, że peroksysomy, które pozwoliły komórkom wytrzymać rosnące ilości wolnego tlenu cząsteczkowego w atmosferze wczesnej Ziemi, mogły być pierwszymi endosymbiontami. Ponieważ peroksysomy nie mają własnego DNA , ta propozycja ma znacznie mniej dowodów niż podobne twierdzenia dotyczące mitochondriów i chloroplastów. Jego późniejsze lata były w większości poświęcone pochodzeniu studiów przyrodniczych, co, jak przyznał, było wciąż dziedziną spekulatywną (patrz tioester ).

Publikacje

De Duve był płodnym pisarzem, zarówno w dziełach technicznych, jak i popularnych. Najbardziej godne uwagi prace to:

  • Wycieczka z przewodnikiem po żywej celi (1984) ISBN  0-7167-5002-3
  • La cellule vivante, une visite guidée , Pour la Science (1987) ISBN  978-2-902918-52-2
  • Construire une cellule , Dunod (1990) ISBN  978-2-7296-0181-2
  • Plan komórki: natura i pochodzenie życia (1991) ISBN  0-89278-410-5
  • Poussière de vie , Fayard (1995) ISBN  978-2-213-59560-3
  • Vital Dust: Życie jako imperatyw kosmiczny (1996) ISBN  0-465-09045-1
  • Życie ewoluuje: cząsteczki, umysł i znaczenie (2002) ISBN  0-19-515605-6
  • À l'écoute du vivant , editions Odile Jacob, Paryż (2002) ISBN  2-7381-1166-1
  • Osobliwości: Zabytki na ścieżkach życia (2005) ISBN  978-0-521-84195-5
  • Singularités: Jalons sur les chemins de la vie , editions Odile Jacob (2005) ISBN  978-2-7381-1621-5
  • Science et quête de sens , Presses de la Renaissance, (2005) ISBN  978-2-7509-0125-7
  • Génétique du péché originel. Le poids du passé sur l'avenir de la vie , editions Odile Jacob (2009) ISBN  978-2-7381-2218-6
  • Genetyka grzechu pierworodnego: Wpływ doboru naturalnego na przyszłość ludzkości (2010) ISBN  978-0-3001-6507-4
  • De Jesus a Jesus... en passant par Darwin , editions Odile Jacob (2011) ISBN  978-2-7381-2681-8

Życie osobiste

Przekonania religijne

De Duve został wychowany jako katolik . W późniejszych latach skłaniał się ku agnostycyzmowi , jeśli nie ścisłemu ateizmowi . Jednak de Duve uważał, że „Większość biologów obecnie postrzega życie i umysł jako kosmiczne imperatywy, wpisane w samą tkankę wszechświata, a nie jako niezwykle nieprawdopodobne wytwory przypadku”. „Byłoby przesadą, gdybym powiedział, że nie boję się śmierci”, powiedział wyraźnie belgijskiej gazecie Le Soir na miesiąc przed śmiercią, „ale nie boję się tego, co nastąpi później, ponieważ nie boję się wierzący”.

Mocno popierał ewolucję biologiczną jako fakt i lekceważył naukę o stworzeniu i inteligentny projekt , jak wyraźnie stwierdził w swojej ostatniej książce Genetyka grzechu pierworodnego: wpływ doboru naturalnego na przyszłość ludzkości . Był jednym z siedemdziesięciu ośmiu laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie nauki za poparcie wysiłków na rzecz uchylenia Louisiana Science Education Act z 2008 roku.

Rodzina

De Duve poślubił Janine Herman 30 września 1943 roku. Mieli razem dwóch synów, Thierry'ego i Alaina oraz dwie córki, Anne i Françoise. Janine zmarła w 2008 roku w wieku 86 lat.

Śmierć

De Duve zmarł 4 maja 2013 roku w swoim domu w Nethen w Belgii w wieku 95 lat. Postanowił zakończyć swoje życie przez legalną eutanazję , wykonaną przez dwóch lekarzy w obecności czwórki swoich dzieci. Od dawna cierpiał na raka i migotanie przedsionków , a jego problemy zdrowotne pogorszył niedawny upadek w domu.

De Duve został poddany kremacji, jak chciał, a jego prochy rozdano wśród członków rodziny i przyjaciół.

Nagrody i wyróżnienia

De Duve otrzymał Nagrodę Francqui w dziedzinie nauk biologicznych i medycznych w 1960 oraz Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny w 1974. Król Baudouin z Belgii uhonorował go tytułem wicehrabiego w 1989. Był laureatem Międzynarodowej Nagrody Fundacji Gairdnera w 1967 i Dr HP nagroda dla Heineken Biochemii i Biofizyki w 1973 roku z Królewskiej Holenderskiej Akademii Sztuk i Nauk .

W 1975 roku został wybrany zagranicznym współpracownikiem Narodowej Akademii Nauk (Stany Zjednoczone). W 1978 otrzymał Harden Medal of the Biochemical Society of Great Britain; Theobald Smith Award z Albany Medical College w 1981 roku; Nagroda im. Jimeneza Diaza w 1985 r.; Nagroda Innowatorów Biochemii przyznana przez Medical College of Virginia w 1986 r.; oraz Medal EB Wilsona w 1989 roku.

Był także członkiem Królewskich Akademii Medycznych i Królewskiej Akademii Nauk, Sztuki i Literatury Belgii; Papieskiej Akademii Nauk w Watykanie; American Academy of Arts and Sciences ; Francuska Narodowa Akademia Medyczna; Akademii Nauk w Paryżu ; Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina ; American Philosophical Society . Został wybrany na członka zagranicznego Royal Society (ForMemRS) w 1988 roku . Ponadto otrzymał doktoraty honoris causa osiemnastu uniwersytetów na całym świecie.

Spuścizna

De Duve założył multidyscyplinarny biomedyczny instytut badawczy na Université catholique de Louvain w 1974 roku, początkowo nazywany Międzynarodowym Instytutem Patologii Komórkowej i Molekularnej (ICP). Pozostał jej prezesem do 1991 roku. W jego 80. urodziny w 1997 roku został przemianowany na Instytut Patologii Komórkowej im. Christiana de Duve. W 2005 roku jego nazwa została następnie zakontraktowana po prostu na Instytut de Duve.

De Duve był jednym z członków założycieli Belgijskiego Towarzystwa Biochemii i Biologii Molekularnej , założonego 15 września 1951 roku.

De Duve jest pamiętany jako wynalazca ważnej terminologii naukowej. Ukuł słowo lizosom w 1955, peroksysom w 1966, a autofagia , endocytoza i egzocytoza w jednym przypadku na Sympozjum Fundacji Ciba na temat lizosomów, które odbyło się w Londynie w dniach 12-14 lutego 1963, podczas gdy on „był w nastroju do wymyślania słów”. ”.

Życie De Duve'a, w tym jego praca zaowocująca Nagrodą Nobla, oraz jego pasja do biologii są tematem filmu dokumentalnego Portret z Nagrodą Nobla: Christian de Duve (Portret de Nobla: Christian de Duve) w reżyserii Aurélie Wijnants. Po raz pierwszy został wyemitowany w Kinie Europa w 2012 roku.

Bibliografia

Zewnętrzne linki