Christian de Duve, wiens laboratorium in Leuven in 1955 lysosomen ontdekte en in 1965 peroxisomen definieerde, stierf in zijn huis in Nethen, België op 95-jarige leeftijd op 4 mei 2013. De Duve was de laatste van een groep vooraanstaande fysiologische chemici die in de jaren 1940 en 1950 de subcellulaire organisatie van biochemische pathways begon te verkennen en zo de opkomst van de moderne Celbiologie smeedde. Christian de Duve, Albert Claude en George Palade ontvingen de Nobelprijs in 1974 ” voor hun ontdekkingen over de structurele en functionele organisatie van de cel.”
Christian de Duve.
De Duve werd geboren op 2 oktober 1917 in Thames Ditton, Verenigd Koninkrijk, een stad niet ver van Londen waar zijn familie zijn toevlucht had gezocht tijdens de Eerste Wereldoorlog.Na een klassieke opleiding aan een jezuïetenschool in Antwerpen, ging de Duve in 1934 naar de Medische School van de Katholieke Universiteit Leuven, zonder de intentie om wetenschapper te worden. Hij gaf een leerlingstage aan Joseph Bouckaert, die het fysiologisch laboratorium leidde, omdat hij zijn interesse in fundamenteel onderzoek had gewekt. Een belangrijke zorg van Bouckaert ‘ s onderzoek was het werkingsmechanisme van insuline. De Duve nam deel aan experimenten waarbij vrij ruwe bereiding van het hormoon werd toegediend aan hepatectomized dieren, wat hem ertoe bracht om het idee aan te nemen dat insuline voornamelijk op de lever werkte, en gedurende vele jaren onderzocht hij met intensiteit de geldigheid van dit idee.De Duve was in zijn laatste jaar van de medische school toen de Duitsers België binnenvielen in 1940. Zijn betrokkenheid bij de oorlog was gering, omdat hij werd opgeroepen als arts, en al snel in staat was om terug te keren naar Leuven om de medische school af te maken. Tegen die tijd was de Duve ‘ s toewijding aan onderzoek echter te sterk voor hem om een carrière in de geneeskunde na te streven. Na het afronden van een masterscriptie in de scheikunde aan Leuven in 1946, bracht de Duve meer dan een jaar door als postdoctorale fellow in Stockholm bij Hugo Theorell, een pionier in de studie van oxiderende enzymen die in 1955 de Nobelprijs ontving. Theorell ‘ s laboratorium bood de Duve een ideale plek om de meest geavanceerde enzymologie-instrumenten te leren, die centraal stonden in zijn latere werk. Zijn Zweedse verblijf werd gevolgd door een bezoek aan het laboratorium van Carl en Gerty Cori in St.Louis, het mekka van koolhydraatonderzoek in die tijd, waar hij een paar maanden werkte met Earl Sutherland, met wie hij glucagon identificeerde als een contaminant van insulinepreparaten die veel gebruikt werden in die dagen. Glucagon werd vaak aangeduid als de ” hyperglycemische glycogenolytische factor “en de Duve later trots verwezen naar dit werk als zijn” re-ontdekking van glucagon. Sutherland ‘ s verdere werk aan de hormonale controle van glycogenolyse leidde hem tot de ontdekking van cAMP, waarvoor hij de Nobelprijs ontving in 1971.In 1948 keerde de Duve terug naar Leuven, waar hij zijn belangstelling voor het koolhydraatmetabolisme en de werking van insuline wilde voortzetten. Met een nieuw samengestelde groep jonge medewerkers besloot de Duve de hexosefosfatase te karakteriseren, die-na de werking van fosforylase op glycogeen—verantwoordelijk was voor de unieke eigenschap van de lever om glucose in het bloed af te geven. De onderzoekers identificeerden een leverfosfatase specifiek voor glucose-6-fosfaat en concludeerden terecht dat het verantwoordelijk was voor dat effect. Hun latere pogingen om dat enzym te zuiveren plaatsen hen op het spoor aan de ontdekking van lysosomes.
de Duve en zijn groep merkten op dat een zure pH een irreversibele neerslag van de glucose-6-fosfatase veroorzaakte, waardoor de Duve tot de conclusie kwam dat het enzym geassocieerd kon worden met geagglutineerde cytoplasmatische membranen. Vandaar, besloot de groep om de verdeling van het enzym in de verschillende celfracties te volgen die uit leverhomogenaten konden worden verkregen door een procedure die door Claude werd ontwikkeld, die milde homogenisatievoorwaarden gebruikte en werd ontworpen om de integriteit van subcellulaire organellen te bewaren.
het was zeer gelukkig dat in de loop van deze experimenten, naast het volgen van de distributie van glucose-6-fosfatase—die voornamelijk werd aangetroffen in de kleine korrelfractie die door de groep van Claude—de Duve “microsomen” worden genoemd, ook de distributie en activiteit in de subcellulaire fracties van zure fosfatase volgde, een enzym met een optimale pH van 5 en een zeer brede substraatspecificiteit, die in bijna alle weefsels wordt aangetroffen. Omdat dit enzym oplosbaar was wanneer homogenaten werden bereid in een Waring blender, verwachtten de onderzoekers om het te vinden in de uiteindelijke supernatant verkregen door Claude ‘ s procedure. De activiteit bleek echter in verschillende mate aanwezig te zijn in alle fracties en in het bijzonder in de grote korrelfractie waarvan bekend is dat deze de mitochondriën bevat. Deze bevinding was raadselachtig, evenals de feiten dat de som van de activiteiten in alle fracties veel groter was dan de activiteit in het hele homogenaat, waarvan de activiteit veel lager was dan toen de Waring blender werd gebruikt voor de homogenisatie. Deze intrigerende observaties werden verkregen in december 1949, vlak voor een weekend, en hadden de groep van de Duve kunnen ontmoedigen uit verdere studies over zure fosfatase, een enzym dat voor hen immers niet van groot belang was en als controle was gekozen. Het lijkt toevallig dat ze toch besloten om de monsters in de koelkast op te slaan en ze op een later tijdstip opnieuw te gebruiken. De verkregen resultaten vijf dagen later kwamen om de onderzoekers op een nieuwe weg te sturen die hen tot hun ontdekking, eerst van lysosome en later peroxisome leidde.
de Duve en zijn groep stelden vast dat, met uitzondering van de activiteit in het uiteindelijke supernatans, de zuurfosfatase-activiteiten proportioneel waren toegenomen in alle fracties, evenals in het onverwerkte homogenaat, waarvan de activiteit Nu overeenkwam met de som van de activiteiten in alle fracties. Ze toonden al snel aan dat het effect van “veroudering” van de fracties in de koelkast kan worden herschapen door behandelingen die membranen verstoren, zoals homogenisatie van blender of herhaalde cycli van vriesontdooien. Op basis hiervan concludeerde de Duve inzichtelijk dat het “latente enzym” in “membraanzakjes” werd afgezonderd, waardoor het ontoegankelijk werd voor de substraten.
de studies naar zure fosfatase brachten de groep van de Duve ertoe een procedure te ontwikkelen die van de aan mitochondriën rijke fractie een “lichte mitochondriale fractie” of L-fractie scheidde, die het grootste deel van de zure fosfatase maar zeer weinig cytochroom-oxidase-activiteit bevatte. Het laboratorium van de Duve heeft in feite de zuivering van een nieuwe organel uitsluitend uitgevoerd op basis van analytische biochemische procedures, geleid door metingen van specifieke enzymatische activiteiten, die nu als “merkerenzymen” worden beschouwd.”De bevinding dat vier andere zure hydrolasen-β-glucuronidase, cathepsine D, ribonuclease en DNAse—latentie vertoonden en ook verrijkt waren in de l-fractie leidde de Duve tot het formuleren van het” lysosoom ” – concept: dat wil zeggen, een membraan-Begrensd organel dat zure hydrolasen met verschillende specificiteiten bevat en waarvan de belangrijkste functie de intracellulaire vertering van macromoleculen is. Later, aangezien de vooruitgang in het ophelderen van de brede functie van lysosomes werd gemaakt, bedacht de Duve ook de termen “endocytose,” “fagocytose,” en “autophagy” om wegen aan te wijzen die substraten voor spijsvertering in lysosomes brengen en, vandaag, actieve gebieden van onderzoek in celbiologie zijn.Opmerkelijk genoeg kwam de Duve tot het lysosoomconcept zonder zijn toevlucht te nemen tot microscopisch onderzoek van Zijn monsters. In feite was er geen microscoop in zijn laboratorium en hij noemde zijn Nobellezing “Exploring Cells with a Centrifuge.”Het lysosoom kreeg een morfologische identiteit in 1955 als resultaat van een korte samenwerking met Alex Novikoff, een gastwetenschapper van het Albert Einstein College Of Medicine in New York, die expertise had in elektronenmicroscopie. Novikoff ’s micrographs toonde aan dat de” lichte mitochondriale “fractie membraan Begrensd” dichte lichamen ” vergelijkbaar met die aanwezig zijn in de peri-canalicular regio van hepatocytes bevatte.
de ontdekking van het lysosoom luidde een nieuw tijdperk in in de cellulaire fysiologie en pathofysiologie, dat werd gevolgd door de identificatie, eerst in Leuven en vervolgens over de hele wereld, van meer dan 40 lysosomale opslagziekten als gevolg van mutaties in genen voor specifieke hydrolasen.
het eerste vermoeden dat, naast lysosomen, de lichte mitochondriale fractie ook een tot nu toe onbekende organel bevatte, was de bevinding dat uraatoxidase—een enzym dat geen zure hydrolase is en geen latentie vertoont—een vergelijkbare verdeling in subcellulaire fracties had als zure fosfatase. Tegen 1960, had de Duve ontdekt dat dit ook waar voor catalase en voor D-aminozuuroxidase was, toen gedacht mitochondrial enzymen te zijn. Later breidde hij deze bevindingen uit naar verschillende andere peroxide-producerende oxidasen met een sedimentatiegedrag vergelijkbaar met catalase, een enzym dat hun product afbreekt. De Duve had het inzicht dat er een functionele koppeling tussen deze enzymen bestond, die mogelijk werd gemaakt door hun opname in hetzelfde deeltje. Zo werd het concept van peroxisoom geboren, maar het zou pas enkele jaren later in het openbaar worden gepresenteerd, nadat de Duve begonnen was zijn tijd te verdelen tussen Leuven en New York.In 1962 aanvaardde de Duve een aantrekkelijk aanbod om een laboratorium op te richten en te leiden aan het Rockefeller Institute in New York, met behoud van zijn laboratorium in Leuven. Hij kon de verschillende technologieën die in Leuven werden ontwikkeld, overbrengen naar zijn nieuwe laboratorium door geregeld bezoeken van zijn belangrijkste Belgische medewerkers aan New York te organiseren. In beide laboratoria zette de Duve de karakterisering voort van de nieuw ontdekte oxidase-bevattende deeltjes die voor het eerst werden geïdentificeerd in rattenlever. Drie jaar later, pas nadat deeltjes met een soortgelijk sedimentatiegedrag en biochemische eigenschappen werden gevonden in rattennier en in de ciliated protozoan Tetrahymena pyriformis, kondigde hij op een bijeenkomst van de American Society of Cell Biology aan dat hij een nieuwe organelle had ontdekt, waarvoor hij de naam “peroxisome” voorstelde.”
in dit geval toonde elektronenmicroscopie aan dat de nieuwe organel morfologisch overeenkwam met membraangebonden deeltjes met onbekende functie die door microscopisten waren herkend als aanwezig in bijna alle weefsels en als “microlichamen” waren aangeduid.”
Latere studies van verschillende laboratoria, waaronder die van de Duve ‘ s en zijn voormalige medewerkers en studenten, bleek dat peroxisomen—voor het eerst ontdekt in zoogdieren weefsels, waar ze spelen een belangrijke metabole functies, met inbegrip van de β-oxidatie van zeer lang-keten vetzuren door een traject verschilt van die in de mitochondriën zijn de leden van een grote familie van evolutionair verband organellen aanwezig in veel verschillende eukaryote cel soorten en organismen, waaronder planten, en protozoa, voeren ze verschillende functies hebben en die specifieke namen, zoals glyoxysomen en glycosomen. Zo legde de Duve met zijn ontdekking van peroxisomen opnieuw de basis voor de groei van een nieuw hoofdstuk in het ontluikende veld van de celbiologie.In 1974, kort na het ontvangen van de Nobelprijs, pleitte de Duve, geïnspireerd door zijn ervaring aan het Rockefeller Instituut, voor de oprichting in Brussel van een nieuw multidisciplinair “Internationaal Instituut voor cellulaire en moleculaire pathologie”, met een translationele missie, die hij oorspronkelijk regisseerde en op zijn 80e verjaardag werd omgedoopt tot het “de Duve Instituut.”
De Duve liet een belangrijke indruk achter in de biologische wetenschappen door het werk dat hij aan beide zijden van de Atlantische Oceaan uitvoerde en door de vele wetenschappers die met hem trainden. Hij was een zeer beschaafd persoon die vier talen vloeiend sprak en elegante proza schreef in ten minste twee van hen. De Duve ‘ s belangen strekten zich tot ver buiten de gebieden van zijn wetenschappelijke bijdragen, tot de gebieden van de filosofie, de theorie van kennis, de oorsprong van het leven, en de evolutie van de eukaryotische cel. Hij publiceerde uitgebreid zijn gedachten over vragen uit bijna al deze gebieden, zowel in lucide artikelen als in boeken. De Duve schreef ook veel boeiende historische verslagen van de belangrijkste wetenschappelijke ontdekkingen die in zijn laboratoria werden gedaan en in alle daarvan heeft hij er veel zorg voor gedragen om zijn jongere medewerkers krediet te geven en hun specifieke bijdragen aan te geven.Christian de Duve was een warme collega en een fascinerende Prater. Degenen onder ons die het geluk hadden hem persoonlijk te kennen, zullen hem vreselijk missen.