Christian de Duve, jehož laboratoř v Louvainu objevila lysosomy v roce 1955 a definovala peroxisomy v roce 1965, zemřel ve svém domě v belgickém Nethen ve věku 95 let 4. května 2013. De Duve byl poslední ze skupiny významných fyziologických chemiků, kteří ve 40. a 50. letech začali zkoumat subcelulární organizaci biochemických drah, a tak vytvořili vznik moderní buněčné biologie. Christian De Duve, Albert Claude a George Palade obdrželi Nobelovu cenu v roce 1974 “ za své objevy týkající se strukturální a funkční organizace buňky.“
Christian de Duve.
De Duve se narodil 2. října 1917 v Thames Ditton ve Velké Británii, městě nedaleko Londýna, kde jeho rodina hledala útočiště během první světové války. On připsal studentské učení s Josephem Bouckaertem, který vedl fyziologickou laboratoř, pro vyvolání jeho zájmu o základní výzkum. Hlavním problémem Bouckaertova výzkumu byl mechanismus účinku inzulínu. De Duve se účastnil experimentů, ve kterých byla hepatektomizovaným zvířatům podávána spíše surová příprava hormonu, což ho vedlo k přijetí myšlenky, že inzulín působí primárně na játra, a po mnoho let intenzivně zkoumal platnost tohoto pojmu.
De Duve byl ve svém posledním ročníku lékařské fakulty, když Němci napadli Belgii v roce 1940. Jeho účast ve válce byla menší, protože byl navržen jako zdravotník, a brzy se mohl vrátit do Louvainu, aby dokončil lékařskou školu. V té době však byl de Duve závazek k výzkumu příliš silný na to, aby se mohl věnovat kariéře v medicíně. Po dokončení Diplomové práce z chemie v Louvainu v roce 1946 strávil de Duve více než rok jako postdoktorand ve Stockholmu u Huga Theorella, průkopníka ve studiu oxidačních enzymů, který získal Nobelovu cenu v roce 1955. Theorellova laboratoř poskytla de Duve ideální místo pro učení nejmodernějších nástrojů enzymologie, které byly ústředním bodem jeho pozdější práce. Po jeho švédském pobytu následovala návštěva laboratoře Carl a Gerty Cori v St. Louis, Mekce výzkumu sacharidů v té době, kde pracoval několik měsíců s Earlem Sutherlandem, s nímž identifikoval glukagon jako kontaminant inzulínových přípravků široce používaných v těchto dnech. Glukagon byl často označován jako „hyperglykemický glykogenolytický faktor“ a de Duve později hrdě odkazoval se na tuto práci jako jeho “ re-objev glukagonu.“Sutherlandova další práce na hormonální kontrole glykogenolýzy ho vedla k objevu cAMP, za který získal Nobelovu cenu v roce 1971.
v roce 1948 se de Duve vrátil do Louvainu, kde měl v úmyslu sledovat svůj zájem o metabolismus uhlohydrátů a působení inzulínu. S nově sestavenou skupinou mladých spolupracovníků se de Duve rozhodl charakterizovat hexózovou fosfatázu, která—po působení fosforylázy na glykogen—byla zodpovědná za jedinečnou vlastnost jater uvolňovat glukózu do krve. Vědci identifikovali jaterní fosfatázu specifickou pro glukóza-6-fosfát a správně dospěli k závěru, že je za tento účinek zodpovědná. Jejich následné pokusy očistit tento enzym je přivedly na stopu objevu lysozomů.
De Duve a jeho skupina pozorovali, že kyselé pH způsobilo nevratné srážení glukóza-6-fosfatázy, což vedlo de Duve k závěru, že enzym může být spojen s aglutinovanými cytoplazmatickými membránami. Proto se skupina rozhodla sledovat distribuci enzymu v různých buněčných frakcích, které by mohly být získány z jaterních homogenátů postupem vyvinutým Claude, který používal mírné homogenizační podmínky a byl navržen tak, aby zachoval integritu subcelulárních organel.
bylo nejšťastnější, že v průběhu těchto experimentů, kromě sledování distribuce glukóza-6-fosfatázy—které bylo zjištěno, že je primárně v malé frakci granulí nazývané „mikrosomy“ skupinou Claude—de Duve, také následovalo, jako kontrola, distribuce a aktivita v subcelulárních frakcích kyselé fosfatázy, enzymu s optimálním pH 5 a velmi širokou substrátovou specificitou, která se nachází téměř ve všech tkáních. Protože tento enzym byl rozpustný, když byly homogenáty připraveny v Waringovém mixéru, vědci očekávali, že ho najdou v konečném supernatantu získaném Claudeovým postupem. Bylo však zjištěno, že aktivita je přítomna v různých rozsahech ve všech frakcích a zejména ve Velké frakci granulí, o které je známo, že obsahuje mitochondrie. Toto zjištění bylo záhadné, stejně jako skutečnost, že součet činností ve všech frakcích byl mnohem větší než aktivita v celém homogenátu, jehož aktivita byla mnohem nižší, než když byl pro homogenizaci použit Waringový mixér. Tato zajímavá pozorování byla získána v prosinci 1949 těsně před víkendem a mohla odradit de Duveho skupinu od dalších studií kyselé fosfatázy, enzymu, který pro ně nakonec nebyl velkým zájmem a byl vybrán jako kontrola. Zdá se, že se přesto rozhodli vzorky uložit do chladničky a později je znovu zkontrolovat. Výsledky získané o pět dní později přišly nasměrovat vědce na novou cestu, která je vedla k jejich objevu, nejprve lysozomu a později peroxizomu.
De Duve a jeho skupina zjistili, že s výjimkou aktivity v konečném supernatantu stouply aktivity kyselé fosfatázy úměrně ve všech frakcích, stejně jako v nezpracovaném homogenátu, jehož aktivita Nyní odpovídala součtu činností ve všech frakcích. Brzy ukázali, že účinek“ stárnutí “ frakcí v chladničce by mohl být znovu vytvořen ošetřením, které narušuje membrány, jako je homogenizace mixéru nebo opakované cykly zmrazování a rozmrazování. Na tomto základě de Duve zasvěceně dospěl k závěru, že “ latentní enzym „byl izolován uvnitř“ membránových vaků“, díky nimž byl pro substráty nepřístupný.
studie kyselé fosfatázy přiměly de Duveho skupinu k vývoji postupu, který oddělil od frakce bohaté na mitochondrie „lehkou mitochondriální frakci“ nebo L frakci, která obsahovala většinu kyselé fosfatázy, ale velmi malou aktivitu cytochrom oxidázy. De Duveova laboratoř ve skutečnosti dosáhla čištění nové organely pouze na základě analytických biochemických postupů, vedených měřením specifických enzymatických aktivit, které jsou nyní považovány za „markerové enzymy.“Zjištění, že čtyři další kyselé hydrolázy—β-glukuronidáza, katepsin D, ribonukleáza a Dnáza—vykazovaly latenci a byly také obohaceny o l frakci, vedlo de Duve k formulaci konceptu“ lysozomu: to znamená, že organela ohraničená membránou, která obsahuje kyselé hydrolázy s různými specifiky a jejíž hlavní funkcí je intracelulární trávení makromolekul. Později, jak bylo dosaženo pokroku při objasňování široké funkce lysozomů, de Duve také vytvořil termíny „endocytóza“, „fagocytóza,“ a „autofagie“ k označení cest, které přinášejí substráty pro trávení v lysozomech a, dnes, jsou aktivní oblasti výzkumu v buněčné biologii.
je pozoruhodné, že de Duve dospěl k konceptu lysozomu, aniž by se uchýlil k mikroskopickému vyšetření svých vzorků. Ve skutečnosti v jeho laboratoři nebyl žádný mikroskop a nazval svou Nobelovu přednášku “ zkoumání buněk odstředivkou.“Lysozom získal morfologickou identitu v roce 1955 v důsledku krátké spolupráce s Alexem Novikoffem, hostujícím vědcem z Albert Einstein College of Medicine v New Yorku, který měl odborné znalosti v elektronové mikroskopii. Novikoffovy mikrografy ukázaly, že“ lehká mitochondriální „frakce obsahovala membránově ohraničená „hustá těla“ podobná těm, která jsou přítomna v peri-kanalikulární oblasti hepatocytů.
objev lysozomu zahájil novou éru v buněčné fyziologii a patofyziologii, po níž následovala identifikace, nejprve v Louvainu a poté po celém světě, více než 40 lysozomálních skladovacích chorob vyplývajících z mutací v genech pro specifické hydrolázy.
prvním náznakem, že kromě lysosomů nesla lehká mitochondriální frakce také dosud neznámou organelu, bylo zjištění, že urátoxidáza-enzym, který není kyselou hydrolázou a nevykazuje latenci-má podobnou distribuci v subcelulárních frakcích jako kyselá fosfatáza. V roce 1960 de Duve zjistil, že to platí také pro katalázu a pro oxidázu d-aminokyseliny, pak považovanou za mitochondriální enzymy. Později tyto nálezy rozšířil na několik dalších oxidáz produkujících peroxid se sedimentačním chováním podobným kataláze, enzym, který štěpí jejich produkt. De Duve měl představu, že existuje funkční vazba mezi těmito enzymy, což bylo umožněno jejich začleněním do stejné částice. Tím pádem, koncept peroxizomu se rodil, ale to nemělo být veřejně představeno až o několik let později, poté, co de Duve začal rozdělit svůj čas mezi Louvain a New York.
v roce 1962 de Duve přijal atraktivní nabídku na vytvoření a řízení laboratoře v Rockefellerově institutu v New Yorku při zachování své laboratoře v Louvain. Byl schopen přenést do své nové laboratoře různé technologie vyvinuté v Louvain tím, že zajistil pravidelné návštěvy svých hlavních belgických spolupracovníků v New Yorku. V obou laboratořích pokračoval de Duve v charakterizaci nově objevených částic obsahujících oxidázu, které byly poprvé identifikovány v játrech potkanů. O tři roky později, až poté, co byly nalezeny částice s podobným sedimentačním chováním a biochemickými vlastnostmi v ledvinách potkanů a v řasinkách prvoků Tetrahymena pyriformis, oznámil na setkání Americké společnosti pro buněčnou biologii, že objevil novou organelu, pro kterou navrhl název „peroxisom.“
opět v tomto případě elektronová mikroskopie ukázala, že morfologicky nová organela odpovídala membránově ohraničeným částicím neznámé funkce, které mikroskopisté rozpoznali jako přítomné téměř ve všech tkáních a byly označeny jako “ mikrobody.“
následné studie z mnoha laboratoří, včetně těch z de Duve a jeho bývalých spolupracovníků a studentů, ukázaly, že peroxizomy-poprvé objevené v savčích tkáních, kde hrají důležitou metabolickou roli, včetně β-oxidace mastných kyselin s velmi dlouhým řetězcem cestou odlišnou od dráhy v mitochondriích-jsou členy velké rodiny evolučně příbuzných organel přítomných v mnoha různých eukaryotických buněčných typech a organismech, včetně rostlin a prvoků, kde vykonávají odlišné funkce a dostaly specifická jména, jako jsou glyoxysomy a glykosomy. Tím pádem, s jeho objevem peroxisomů, de Duve opět položil základy pro růst nové kapitoly v narůstající oblasti buněčné biologie.
v roce 1974, brzy po obdržení Nobelovy ceny, de Duve, inspirovaný svými zkušenostmi v Rockefellerově Institutu, prosazoval v Bruselu vytvoření nového multidisciplinárního „Mezinárodního institutu buněčné a molekulární patologie“s translační misí, kterou původně řídil a k jeho 80. narozeninám byl přejmenován na“ de Duve Institute.“
de Duve zanechal hlavní otisk v biologických vědách prostřednictvím práce, kterou vykonával na obou stranách Atlantiku, a prostřednictvím mnoha vědců, kteří s ním trénovali. Byl to vysoce kultivovaný člověk, který plynule mluvil čtyřmi jazyky a nejméně ve dvou z nich napsal elegantní prózu. De Duveovy zájmy sahaly daleko za oblasti jeho vědeckých příspěvků, do sfér filozofie, teorie poznání, původu života a vývoje eukaryotické buňky. Publikoval rozsáhle své myšlenky na otázky z téměř všech těchto oborů, v přehledných článcích i v knihách. De Duve také napsal mnoho poutavých historických zpráv o hlavních vědeckých objevech učiněných v jeho laboratořích a ve všech z nich se velmi staral o to, aby ocenil své mladší spolupracovníky a poukázal na jejich konkrétní příspěvky.
Christian de Duve byl vřelý kolega a fascinující konverzacionista. Těm z nás, kteří měli to štěstí, že ho osobně poznali, bude velmi chybět.