Christian de Duve, hvis laboratorium i Louvain opdagede lysosomer i 1955 og definerede peroksisomer i 1965, døde i sit hjem i Nethen, Belgien i en alder af 95, den 4.maj 2013. De Duve var den sidste af en gruppe fremtrædende fysiologiske kemikere, der i 1940 ‘erne og 1950’ erne begyndte at udforske den subcellulære organisering af biokemiske veje og således smed fremkomsten af moderne cellebiologi. Christian de Duve, Albert Claude og George Palade modtog Nobelprisen i 1974 “for deres opdagelser vedrørende cellens strukturelle og funktionelle organisation.”
Christian de Duve.
De Duve blev født den 2.oktober 1917 i Thames Ditton, Storbritannien, en by ikke langt fra London, hvor hans familie havde søgt tilflugt under Første Verdenskrig. Han krediterede en studerende læreplads hos Joseph Bouckaert, der ledede fysiologilaboratoriet, for at udløse sin interesse for grundforskning. En stor bekymring for Bouckaerts forskning var insulinets virkningsmekanisme. De Duve deltog i forsøg, hvor temmelig rå forberedelse af hormonet blev administreret til hepatektomiserede dyr, hvilket førte ham til at vedtage ideen om, at insulin primært handlede på leveren, og i mange år undersøgte han med intensitet gyldigheden af denne forestilling.
De Duve var i sit sidste år på medicinsk skole, da tyskerne invaderede Belgien i 1940. Hans engagement i krigen var mindre, da han blev indkaldt som læge og snart var i stand til at vende tilbage til Louvain for at afslutte medicinsk skole. På det tidspunkt var de duves engagement i forskning imidlertid for stærk til, at han kunne forfølge en karriere inden for medicin. Efter at have afsluttet en kandidatafhandling i kemi ved Louvain i 1946 tilbragte de Duve over et år som postdoktor i Stockholm med Hugo Theorell, en pioner inden for studiet af iltning, der modtog Nobelprisen i 1955. Theorell ‘ s laboratorium var et ideelt sted for de Duve at lære de mest avancerede værktøjer, som var centrale for hans senere arbejde. Hans svenske ophold blev efterfulgt af et besøg på laboratoriet for Carl og Gerty Cori i St. Louis, Mekka for kulhydratforskning på det tidspunkt, hvor han arbejdede i et par måneder med Earl Sutherland, med hvem han identificerede glukagon som en forurening af insulinpræparater, der i vid udstrækning blev brugt i disse dage. Glucagon blev ofte omtalt som den” hyperglykæmiske glycogenolytiske faktor”, og de Duve henviste senere stolt til dette arbejde som hans ” genopdagelse af glucagon.”Sutherlands videre arbejde med hormonel kontrol af glycogenolyse førte ham til opdagelsen af cAMP, som han modtog Nobelprisen i 1971.
i 1948 vendte de Duve tilbage til Louvain, hvor han havde til hensigt at forfølge sin interesse for kulhydratmetabolisme og insulinets virkning. Med en nyligt samlet gruppe af unge samarbejdspartnere besluttede de Duve at karakterisere den geksose phosphatase, som—efter virkningen af phosphorylase på glykogen—var ansvarlig for leverens unikke egenskab for at frigive glukose i blodet. Forskerne identificerede en leverphosphatase specifik for glucose-6-phosphat og konkluderede korrekt, at den var ansvarlig for denne effekt. Deres efterfølgende forsøg på at rense det satte dem på sporet til opdagelsen af lysosomer.
De Duve og hans gruppe observerede, at en sur pH forårsagede en irreversibel udfældning af glucose-6-phosphatasen, hvilket førte de Duve til at udlede, at det kunne være forbundet med agglutinerede cytoplasmatiske membraner. Derfor besluttede gruppen at følge fordelingen af de forskellige cellefraktioner, der kunne opnås fra leverhomogenater ved en procedure udviklet af Claude, som anvendte milde homogeniseringsbetingelser og var designet til at bevare integriteten af subcellulære organeller.
det var mest heldigt, at i løbet af disse eksperimenter, ud over at følge fordelingen af glucose-6-phosphatase—som viste sig at være primært i den lille granulat fraktion kaldet “mikrosomer” af Claude—de Duve gruppe også fulgt, som en kontrol, fordeling og aktivitet i de subcellulære fraktioner af syre phosphatase, et ferment med en optimal pH på 5 og en meget bred substrat specificitet, som findes i næsten alle væv. Da dette var opløseligt, da homogenater blev fremstillet i en Krigsblender, forventede forskerne at finde det i den endelige supernatant opnået ved Claude ‘ s procedure. Aktiviteten viste sig imidlertid at være til stede i forskellige omfang i alle fraktionerne og især i den store granulatfraktion, der vides at indeholde mitokondrierne. Dette fund var forundrende, ligesom også fakta om, at summen af aktiviteterne i alle fraktionerne var meget større end aktiviteten i hele homogenatet, hvis aktivitet var meget lavere end da Krigsblenderen blev brugt til homogenisering. Disse spændende observationer blev opnået i December 1949 lige før en helgen og kunne have afskrækket de duves gruppe fra yderligere undersøgelser af syrephosphatase, hvilket trods alt ikke var af stor interesse for dem og var blevet valgt som kontrol. Det ser ud til at være serendipitøst, at de alligevel besluttede at opbevare prøverne i køleskabet og betale dem igen på et senere tidspunkt. Resultaterne opnået fem dage senere kom til at styre forskerne på en ny vej, der førte dem til deres opdagelse, først af lysosomet og senere peroksisomet.
De Duve og hans gruppe fandt, at med undtagelse af aktiviteten i den endelige supernatant var syrefosfataseaktiviteterne steget proportionalt i alle fraktionerne såvel som i det uforarbejdede homogenat, hvis aktivitet nu svarede til summen af aktiviteterne i alle fraktionerne. De viste snart, at effekten af “aldring” fraktionerne i køleskabet kunne genskabes ved behandlinger, der forstyrrer membraner, såsom blenderhomogenisering eller gentagne cyklusser med frysetøning. På dette grundlag konkluderede de Duve insightfully, at det” latente “blev sekvestreret inden i” membransække”, der gjorde det utilgængeligt for substraterne.
undersøgelserne af syrephosphatase fik de duves gruppe til at udvikle en procedure, der adskilt fra fraktionen rig på mitokondrier en “let mitokondriefraktion” eller L-fraktion, som indeholdt det meste af syrephosphatasen, men meget lidt cytokromoksidaseaktivitet. Hvad de duves laboratorium faktisk opnåede var oprensningen af en ny organel udelukkende på basis af analytiske biokemiske procedurer, styret af målinger af specifikke aktiviteter, som nu betragtes som “markørsymer.”Konstateringen af, at fire andre syrehydrolaser-Kurt-glucuronidase, cathepsin D, ribonuklease og DNAse-viste latenstid og også blev beriget i L-fraktionen, førte de Duve til at formulere” lysosomet ” – konceptet: det vil sige en membranbundet organel, der indeholder sure hydrolaser med forskellige specificiteter, og hvis hovedfunktion er den intracellulære fordøjelse af makromolekyler. Senere, da der blev gjort fremskridt med at belyse lysosomernes brede funktion, opfandt de Duve også udtrykkene “endocytose”, “fagocytose” og “autofagi” for at betegne veje, der bringer substrater til fordøjelse i lysosomer og i dag er aktive forskningsområder inden for cellebiologi.
bemærkelsesværdigt ankom de Duve til lysosomkonceptet uden at ty til nogen mikroskopisk undersøgelse af hans prøver. Faktisk var der ikke noget mikroskop i hans laboratorium, og han berettigede sit Nobel-foredrag “udforskning af celler med en Centrifuge.”Lysosomet opnåede en morfologisk identitet i 1955 som et resultat af et kort samarbejde med Aleks Novikoff, en gæsteforsker fra Albert Einstein College of Medicine, der havde ekspertise inden for elektronmikroskopi. Novikoffs mikrografer viste, at den” lette mitokondrie “fraktion indeholdt membranbundne” tætte kroppe ” svarende til dem, der var til stede i den peri-canalikulære region af hepatocytter.
opdagelsen af lysosomet indviede en ny æra inden for cellulær fysiologi og patofysiologi, som blev efterfulgt af identifikationen, først i Louvain og derefter over hele verden, af mere end 40 lysosomale opbevaringssygdomme som følge af mutationer i gener til specifikke hydrolaser.
den første anelse om, at den lette mitokondriefraktion ud over lysosomer også indeholdt en endnu ukendt organel, var konstateringen af, at uratoksidase—et ferment, der ikke er en sur hydrolase og ikke viser latenstid—havde en lignende fordeling i subcellulære fraktioner som sur phosphatase. I 1960 havde de Duve fundet ud af, at dette også var tilfældet for katalase og for D-aminosyreoksidase, der derefter blev anset for at være mitokondrielle. Han udvidede senere disse fund til flere andre overilteproducerende oksidaser med en sedimenteringsadfærd svarende til katalase, et ferment, der nedbryder deres produkt. De Duve havde den indsigt, at der eksisterede en funktionel forbindelse mellem disse tegn, hvilket blev muliggjort ved deres optagelse i den samme partikel. Begrebet peroksisom blev således født, men det skulle først præsenteres offentligt flere år senere, efter at de Duve var begyndt at opdele sin tid mellem Louvain og Ny York.
i 1962 accepterede de Duve et attraktivt tilbud om at oprette og lede et laboratorium ved Rockefeller Institute i Ny York, samtidig med at han opretholdt sit laboratorium i Louvain. Han var i stand til at overføre de forskellige teknologier, der blev udviklet i Louvain, til sit nye laboratorium ved at arrangere regelmæssige besøg hos sine store belgiske medarbejdere. I begge laboratorier fortsatte de Duve karakteriseringen af de nyopdagede oksidaseholdige partikler, der først blev identificeret i rottelever. Tre år senere, først efter at partikler med en lignende sedimentationsadfærd og biokemiske egenskaber blev fundet i rottenyre og i den cilierede protosoiske Tetrahymena pyriformis, meddelte han på et møde i American Society of Cell Biology, at han havde opdaget en ny organel, som han foreslog navnet “peroksisom.”
igen i dette tilfælde viste elektronmikroskopi, at den nye organel morfologisk svarede til membranbegrænsede partikler med ukendt funktion, som af mikroskopister var blevet anerkendt for at være til stede i næsten alle væv og var blevet betegnet ” mikrolegemer.”
efterfølgende undersøgelser fra mange laboratorier, herunder dem fra de Duve ‘ s og hans tidligere medarbejdere og studerende, viste, at peroksisomer—først opdaget i pattedyrvæv, hvor de spiller vigtige metaboliske roller, herunder brandningen af meget langkædede fedtsyrer ad en anden vej end i mitokondrier-er medlemmer af en stor familie af evolutionært beslægtede organeller, der findes i mange forskellige eukaryote celletyper og organismer, herunder planter, og protosoer, hvor de udfører forskellige funktioner og har fået specifikke navne, såsom glyoksysomer og glykosomer. Således lagde de Duve med sin opdagelse af peroksisomer endnu en gang grundlaget for væksten af et nyt kapitel inden for det voksende felt af cellebiologi.
i 1974, kort efter at have modtaget Nobelprisen, kæmpede de Duve, inspireret af hans erfaring på Rockefeller Institute, oprettelsen i Brussel af et nyt tværfagligt “International Institute of Cellular and Molecular Pathology” med en translationel mission, som han oprindeligt instruerede og ved sin 80-års fødselsdag blev omdøbt til “de Duve Institute.”
De Duve efterlod et stort aftryk i de biologiske videnskaber gennem det arbejde, han udførte på begge sider af Atlanterhavet og gennem de mange forskere, der trænede med ham. Han var en meget kultiveret person, der talte fire sprog flydende og skrev elegant prosa i mindst to af dem. De duves interesser strakte sig langt ud over områderne for hans videnskabelige bidrag, ind i filosofiens riger, teorien om viden, livets oprindelse og udviklingen af den eukaryote celle. Han offentliggjorde i vid udstrækning sine tanker om spørgsmål fra næsten alle disse områder, i klare artikler såvel som i bøger. De Duve skrev også mange engagerende historiske beretninger om de store videnskabelige opdagelser, der blev gjort i hans laboratorier, og i dem alle var han meget omhyggelig med at give kredit til sine yngre medarbejdere og påpege deres specifikke bidrag.
Christian de Duve var en varm kollega og en fascinerende conversationalist. De af os, der havde held til at kende ham personligt, vil meget savne ham.