Christian de Duve, il cui laboratorio di Lovanio scoprì i lisosomi nel 1955 e definì i perossisomi nel 1965, morì nella sua casa di Nethen, in Belgio, all’età di 95 anni, il 4 maggio 2013. De Duve fu l’ultimo di un gruppo di eminenti chimici fisiologici che, negli anni ’40 e’ 50, iniziarono a esplorare l’organizzazione subcellulare dei percorsi biochimici e quindi forgiarono l’emergere della moderna biologia cellulare. Christian De Duve, Albert Claude e George Palade hanno ricevuto il premio Nobel nel 1974 “per le loro scoperte riguardanti l’organizzazione strutturale e funzionale della cellula.”
Christian de Duve.
De Duve è nato il 2 ottobre 1917 a Thames Ditton, Regno Unito, un paese non lontano da Londra, dove la sua famiglia si era rifugiato durante la Guerra Mondiale I. Dopo un istruzione classica in una scuola dei Gesuiti di Anversa, De Duve inserito la Scuola di medicina dell’Università Cattolica di Lovanio nel 1934, con l’intenzione di diventare uno scienziato. Ha accreditato un apprendistato studentesco con Joseph Bouckaert, che ha diretto il laboratorio di fisiologia, per suscitare il suo interesse per la ricerca di base. Una delle principali preoccupazioni della ricerca di Bouckaert era il meccanismo d’azione dell’insulina. De Duve ha partecipato a esperimenti in cui la preparazione piuttosto rozza dell’ormone è stata somministrata ad animali epatectomizzati, il che lo ha portato ad adottare l’idea che l’insulina agisse principalmente sul fegato, e per molti anni ha studiato con intensità la validità di questa nozione.
De Duve era nel suo ultimo anno di scuola medica quando i tedeschi invasero il Belgio nel 1940. Il suo coinvolgimento nella guerra fu minore, poiché fu arruolato come medico, e presto fu in grado di tornare a Lovanio per finire la scuola di medicina. Tuttavia, a quel tempo l’impegno di de Duve per la ricerca era troppo forte per lui per perseguire una carriera in medicina. Dopo aver completato una tesi di Master in chimica a Lovanio nel 1946, de Duve ha trascorso più di un anno come borsista post-dottorato a Stoccolma con Hugo Theorell, un pioniere nello studio degli enzimi ossidanti che ha ricevuto il premio Nobel nel 1955. Il laboratorio di Theorell fornì a de Duve un luogo ideale per apprendere gli strumenti più avanzati di enzimologia, che furono centrali nel suo lavoro successivo. Il suo soggiorno svedese fu seguito da una visita al laboratorio di Carl e Gerty Cori a St. Louis, la Mecca della ricerca sui carboidrati all’epoca, dove lavorò per alcuni mesi con Earl Sutherland, con il quale identificò il glucagone come un contaminante delle preparazioni insuliniche ampiamente utilizzate in quei giorni. Il glucagone è stato spesso definito come il ” fattore glicogenolitico iperglicemico “e de Duve in seguito si riferiva orgogliosamente a questo lavoro come alla sua” riscoperta del glucagone. L’ulteriore lavoro di Sutherland sul controllo ormonale della glicogenolisi lo ha portato alla scoperta di cAMP, per il quale ha ricevuto il premio Nobel nel 1971.
Nel 1948, de Duve tornò a Lovanio, dove intendeva perseguire il suo interesse per il metabolismo dei carboidrati e l’azione dell’insulina. Con un nuovo gruppo di giovani collaboratori, de Duve decise di caratterizzare l’esosio fosfatasi, che—a seguito dell’azione della fosforilasi sul glicogeno—era responsabile della proprietà unica del fegato di rilasciare glucosio nel sangue. I ricercatori hanno identificato una fosfatasi epatica specifica per il glucosio-6-fosfato e hanno concluso correttamente che era responsabile di tale effetto. I loro successivi tentativi di purificare quell’enzima li misero sulla pista della scoperta dei lisosomi.
De Duve e il suo gruppo hanno osservato che un pH acido ha causato una precipitazione irreversibile della glucosio-6-fosfatasi, che ha portato de Duve a dedurre che l’enzima potrebbe essere associato a membrane citoplasmatiche agglutinate. Quindi, il gruppo ha deciso di seguire la distribuzione dell’enzima nelle varie frazioni cellulari che potrebbero essere ottenute dagli omogenati epatici con una procedura sviluppata da Claude, che ha utilizzato condizioni di omogeneizzazione lievi ed è stata progettata per preservare l’integrità degli organelli subcellulari.
e ‘ stato più fortunato che nel corso di questi esperimenti, oltre alla distribuzione di glucosio-6-fosfatasi, che è stato trovato per essere principalmente nel piccolo granulo frazione denominata “microsomi” di Claude—de Duve del gruppo di seguito anche, come controllo, la distribuzione e l’attività frazioni subcellulari di fosfatasi acida, un enzima con un pH ottimale di 5 e una più ampia specificità di substrato, che si trova in quasi tutti i tessuti. Poiché questo enzima era solubile quando gli omogenati venivano preparati in un frullatore Waring, i ricercatori si aspettavano di trovarlo nel surnatante finale ottenuto dalla procedura di Claude. Tuttavia, l’attività è stata trovata per essere presente a varie misure in tutte le frazioni e, in particolare, nella grande frazione del granello conosciuta per contenere i mitocondri. Questo risultato era sconcertante, così come lo erano anche i fatti che la somma delle attività in tutte le frazioni era molto maggiore dell’attività nell’intero omogeneizzato, la cui attività era molto più bassa di quando il frullatore Waring era usato per l’omogeneizzazione. Queste intriganti osservazioni furono ottenute nel dicembre 1949 poco prima di un fine settimana, e avrebbero potuto scoraggiare il gruppo di de Duve da ulteriori studi sulla fosfatasi acida, un enzima che, dopo tutto, non era di grande interesse per loro ed era stato scelto come controllo. Sembra fortuito che abbiano comunque deciso di conservare i campioni in frigorifero e riassegnarli in un secondo momento. I risultati ottenuti cinque giorni dopo è venuto a guidare i ricercatori su un nuovo percorso che li ha portati alla loro scoperta, prima del lisosoma e poi il perossisoma.
De Duve e il suo gruppo hanno scoperto che, ad eccezione dell’attività nel surnatante finale, le attività della fosfatasi acida erano aumentate proporzionalmente in tutte le frazioni, così come nell’omogenato non trasformato, la cui attività ora corrispondeva alla somma delle attività in tutte le frazioni. Hanno presto dimostrato che l’effetto di “invecchiare” le frazioni nel frigorifero potrebbe essere ricreato da trattamenti che interrompono le membrane, come l’omogeneizzazione del frullatore o cicli ripetuti di congelamento-scongelamento. Su questa base, de Duve ha concluso con insightfully che “l’enzima latente” è stato sequestrato all’interno delle “sacche di membrana” che lo hanno reso inaccessibile ai substrati.
Gli studi sulla fosfatasi acida hanno spinto il gruppo di de Duve a sviluppare una procedura che separava dalla frazione ricca di mitocondri una “frazione mitocondriale leggera” o frazione L, che conteneva la maggior parte della fosfatasi acida ma pochissima attività del citocromo ossidasi. Ciò che il laboratorio di de Duve, infatti, ha compiuto è stata la purificazione di un nuovo organello esclusivamente sulla base di procedure biochimiche analitiche, guidate da misurazioni di specifiche attività enzimatiche, che ora sono considerate “enzimi marcatori.”La scoperta che altre quattro idrolasi acide-β-glucuronidasi, catepsina D, ribonucleasi e DNasi-hanno mostrato latenza e sono state anche arricchite nella frazione L ha portato de Duve a formulare il concetto di” lisosoma”: cioè, un organello delimitato da membrana che contiene idrolasi acide con varie specificità e la cui funzione principale è la digestione intracellulare delle macromolecole. Più tardi, mentre venivano fatti progressi nel chiarire l’ampia funzione dei lisosomi, De Duve coniò anche i termini “endocitosi”, “fagocitosi” e “autofagia” per designare percorsi che portano substrati per la digestione nei lisosomi e, oggi, sono campi attivi di ricerca nella biologia cellulare.
Sorprendentemente, de Duve arrivò al concetto di lisosoma senza ricorrere ad alcun esame microscopico dei suoi campioni. In effetti, non c’era un microscopio nel suo laboratorio e ha intitolato la sua conferenza Nobel “Esplorare le cellule con una centrifuga.”Il lisosoma ha ottenuto un’identità morfologica nel 1955 come risultato di una breve collaborazione con Alex Novikoff, uno scienziato in visita presso l’Albert Einstein College of Medicine di New York, che aveva esperienza in microscopia elettronica. I micrografi di Novikoff hanno mostrato che la frazione” mitocondriale leggera “conteneva membrana delimitata” corpi densi ” simili a quelli presenti nella regione peri-canalicolare degli epatociti.
La scoperta del lisosoma ha inaugurato una nuova era nella fisiologia cellulare e fisiopatologia, che è stata seguita dall’identificazione, prima a Lovanio e poi in tutto il mondo, di oltre 40 malattie da accumulo lisosomiale derivanti da mutazioni nei geni per idrolasi specifiche.
Il primo sentore che, oltre ai lisosomi, la frazione mitocondriale leggera ospitava anche un organello ancora sconosciuto, fu la scoperta che l’urato ossidasi—un enzima che non è un’idrolasi acida e non mostra latenza—aveva una distribuzione simile nelle frazioni subcellulari della fosfatasi acida. Nel 1960, de Duve aveva scoperto che questo era vero anche per la catalasi e per la d-aminoacido ossidasi, allora si pensava che fossero enzimi mitocondriali. In seguito ha esteso questi risultati a diverse altre ossidasi produttrici di perossido con un comportamento di sedimentazione simile alla catalasi, un enzima che scompone il loro prodotto. De Duve aveva l’intuizione che esisteva un legame funzionale tra questi enzimi, che era reso possibile dalla loro inclusione nella stessa particella. Così, il concetto di un perossisoma stava nascendo, ma non doveva essere presentato pubblicamente fino a diversi anni dopo, dopo che de Duve aveva iniziato a dividere il suo tempo tra Louvain e New York.
Nel 1962 de Duve accettò un’interessante offerta per creare e dirigere un laboratorio al Rockefeller Institute di New York, pur mantenendo il suo laboratorio a Lovanio. Fu in grado di trasferire nel suo nuovo laboratorio le varie tecnologie sviluppate a Lovanio organizzando visite regolari dei suoi principali associati belgi a New York. In entrambi i laboratori, de Duve ha continuato la caratterizzazione delle particelle contenenti ossidasi appena scoperte identificate per la prima volta nel fegato di ratto. Tre anni dopo, solo dopo che particelle con un comportamento di sedimentazione simile e proprietà biochimiche sono state trovate nel rene di ratto e nel protozoo ciliato Tetrahymena pyriformis, ha annunciato, in una riunione dell’American Society of Cell Biology, di aver scoperto un nuovo organello, per il quale ha proposto il nome “peroxisome.”
Anche in questo caso, la microscopia elettronica ha mostrato che, morfologicamente, il nuovo organello corrispondeva a particelle delimitate da membrana di funzione sconosciuta che erano state riconosciute dai microscopisti per essere presenti in quasi tutti i tessuti ed erano state designate ” microcorpi.”
studi Successivi da molti laboratori, tra cui quelli de Duve e per i suoi ex colleghi e studenti, hanno mostrato che perossisomi—scoperto nei tessuti dei mammiferi, dove si svolgono importanti ruoli metabolici, tra cui la β-ossidazione di acidi grassi a catena lunga da un percorso diverso da quello in mitocondri sono i membri di una grande famiglia di evolutivamente correlate organelli presenti in diversi tipi di cellule eucariotiche e organismi, tra cui piante e protozoi, dove svolgono funzioni distinte e sono stati dati i nomi specifici, come gliossisomi e glicosomi. Così, con la sua scoperta dei perossisomi, de Duve pose ancora una volta le basi per la crescita di un nuovo capitolo nel fiorente campo della biologia cellulare.
Nel 1974, subito dopo aver ricevuto il premio Nobel, de Duve, ispirato dalla sua esperienza al Rockefeller Institute, ha sostenuto la creazione a Bruxelles di un nuovo “Istituto Internazionale multidisciplinare di Patologia cellulare e molecolare”, con una missione traslazionale, che ha originariamente diretto e al suo 80 ° compleanno è stato ribattezzato “Istituto de Duve.”
De Duve ha lasciato un’impronta importante nelle scienze biologiche attraverso il lavoro svolto su entrambe le sponde dell’Atlantico e attraverso i molti scienziati che si sono formati con lui. Era una persona molto colta che parlava fluentemente quattro lingue e scriveva una prosa elegante in almeno due di esse. Gli interessi di De Duve si estendevano ben oltre le aree dei suoi contributi scientifici, nei regni della filosofia, della teoria della conoscenza, dell’origine della vita e dell’evoluzione della cellula eucariotica. Ha pubblicato ampiamente i suoi pensieri su domande provenienti da quasi tutti questi campi, in articoli lucidi così come nei libri. De Duve ha anche scritto molti resoconti storici coinvolgenti delle principali scoperte scientifiche fatte nei suoi laboratori e in tutte ha avuto grande cura di dare credito ai suoi più giovani associati e di sottolineare i loro contributi specifici.
Christian de Duve era un collega caloroso e un conversatore affascinante. Quelli di noi che hanno avuto la fortuna di conoscerlo personalmente lo mancheranno profondamente.