Christian de Duve, którego laboratorium w Louvain odkryło lizosomy w 1955 roku i zdefiniowało peroksysomy w 1965 roku, zmarł w swoim domu w Nethen w Belgii w wieku 95 lat 4 maja 2013 roku. De Duve był ostatnim z grupy wybitnych chemików fizjologicznych, którzy w latach 40. i 50. zaczęli badać subkomórkową organizację szlaków biochemicznych i w ten sposób ukształtowali pojawienie się nowoczesnej biologii komórkowej. Christian De Duve, Albert Claude i George Palade otrzymali Nagrodę Nobla w 1974 roku „za swoje odkrycia dotyczące strukturalnej i funkcjonalnej organizacji komórki.”
Christian de Duve.
De Duve urodził się 2 października 1917 roku w Tamizie Ditton w Wielkiej Brytanii, niedaleko Londynu, gdzie jego rodzina szukała schronienia podczas I wojny światowej.po klasycznym wykształceniu w szkole Jezuitów w Antwerpii, de Duve wstąpił do Szkoły Medycznej Katolickiego Uniwersytetu w Louvain w 1934 roku, nie zamierzając zostać naukowcem. Za rozbudzenie zainteresowania badaniami podstawowymi przypisuje mu się staż studencki u Josepha Bouckaerta, który kierował laboratorium fizjologii. Głównym problemem w badaniach Bouckaerta był mechanizm działania insuliny. De Duve brał udział w eksperymentach, w których raczej surowe przygotowanie hormonu podawano zwierzętom z hepatektomią, co doprowadziło go do przyjęcia idei, że insulina działa głównie na wątrobę i przez wiele lat z intensywnością badał ważność tego pojęcia.
De Duve był na ostatnim roku studiów medycznych, kiedy Niemcy najechali Belgię w 1940 roku. Jego udział w wojnie był niewielki, ponieważ został powołany jako lekarz i wkrótce był w stanie wrócić do Louvain, aby ukończyć szkołę medyczną. Jednak w tym czasie zaangażowanie de Duve ’ a w badania naukowe było zbyt silne, aby mógł kontynuować karierę w medycynie. Po ukończeniu pracy magisterskiej z chemii w Louvain w 1946 roku, de Duve spędził ponad rok jako Postdoctoral fellow w Sztokholmie z Hugo Theorellem, pionierem w badaniach nad enzymami utleniającymi, który otrzymał Nagrodę Nobla w 1955 roku. Laboratorium theorella było idealnym miejscem dla de Duve ’ a do nauki najbardziej zaawansowanych narzędzi enzymologii, które były podstawą jego późniejszej pracy. Po szwedzkim pobycie odwiedził laboratorium Carla i Gerty Cori w St. Louis, Mekce badań nad węglowodanami w tym czasie, gdzie przez kilka miesięcy pracował z Earlem Sutherlandem, z którym zidentyfikował glukagon jako zanieczyszczenie preparatów insulinowych powszechnie stosowanych w tamtych czasach. Glukagon był często określany jako „hiperglikemiczny czynnik glikogenolityczny”, a de Duve później dumnie nazwał tę pracę ” ponownym odkryciem glukagonu.”Dalsze prace Sutherlanda nad hormonalną kontrolą glikogenolizy doprowadziły go do odkrycia cAMP, za co otrzymał Nagrodę Nobla w 1971 roku.
w 1948 roku de Duve wrócił do Louvain, gdzie zamierzał kontynuować swoje zainteresowanie metabolizmem węglowodanów i działaniem insuliny. Z nowo zebraną grupą młodych współpracowników de Duve postanowił scharakteryzować fosfatazę heksozową, która—po działaniu fosforylazy na glikogen-była odpowiedzialna za unikalną właściwość wątroby do uwalniania glukozy do krwi. Naukowcy zidentyfikowali fosfatazę wątrobową specyficzną dla glukozo-6-fosforanu i prawidłowo doszli do wniosku, że jest ona odpowiedzialna za ten efekt. Ich późniejsze próby oczyszczenia tego enzymu skierowały ich na drogę do odkrycia lizosomów.
de Duve i jego grupa zaobserwowali, że kwaśne pH spowodowało nieodwracalne wytrącenie glukozo-6-fosfatazy, co doprowadziło de Duve ’ a do wniosku, że enzym może być związany z aglutynowanymi błonami cytoplazmatycznymi. W związku z tym grupa postanowiła śledzić dystrybucję enzymu w różnych frakcjach komórkowych, które można otrzymać z homogeniatów wątrobowych za pomocą procedury opracowanej przez Claude ’ a, która wykorzystywała łagodne warunki homogenizacji i została zaprojektowana w celu zachowania integralności organelli subkomórkowych.
najszczęśliwsze było to, że w trakcie tych eksperymentów, oprócz śledzenia dystrybucji glukozo-6-fosfatazy—która okazała się być głównie w małej frakcji granulek zwanej przez grupę Claude 'a de Duve’ a „mikrosomami”, kontrolowano również dystrybucję i aktywność w subkomórkowych frakcjach fosfatazy kwaśnej, enzymu o optymalnym pH 5 i bardzo szerokiej specyficzności substratu, który występuje w prawie wszystkich tkankach. Ponieważ enzym ten był rozpuszczalny, gdy homogenizatory były przygotowywane w mieszalniku Waringa, naukowcy spodziewali się znaleźć go w końcowym supernatancie otrzymanym metodą Claude ’ a. Stwierdzono jednak, że aktywność ta występuje w różnym stopniu we wszystkich frakcjach, a w szczególności w dużej frakcji granulatu, o której wiadomo, że zawiera mitochondria. To odkrycie było zastanawiające, podobnie jak fakty, że suma aktywności we wszystkich frakcjach była znacznie większa niż aktywność w całym homogenizatorze, którego aktywność była znacznie niższa niż w przypadku, gdy Mieszalnik Waring był używany do homogenizacji. Te intrygujące obserwacje zostały uzyskane w grudniu 1949 roku tuż przed weekendem i mogły zniechęcić grupę de Duve ’ a do dalszych badań nad kwaśną fosfatazą, enzymem, który w końcu nie był dla nich interesujący i został wybrany jako kontrolny. Wydaje się szczęśliwym trafem, że mimo to zdecydowali się przechowywać próbki w lodówce i zapłacić je ponownie w późniejszym czasie. Wyniki uzyskane pięć dni później skierowały naukowców na nową ścieżkę, która doprowadziła ich do odkrycia, najpierw lizosomu, a później peroksysomu.
De Duve i jego grupa odkryli, że, z wyjątkiem aktywności w końcowym supernatanie, aktywność fosfatazy kwaśnej wzrosła proporcjonalnie we wszystkich frakcjach, jak również w nieprzetworzonym homogenicie, którego aktywność obecnie odpowiada sumie aktywności we wszystkich frakcjach. Wkrótce pokazali, że efekt „starzenia” frakcji w lodówce można odtworzyć za pomocą zabiegów, które zakłócają działanie błon, takich jak homogenizacja blendera lub powtarzające się cykle zamrażania i rozmrażania. Na tej podstawie de Duve wnikliwie doszedł do wniosku, że” utajony enzym „został wyodrębniony w” workach membranowych”, przez co stał się niedostępny dla substratów.
badania nad kwaśną fosfatazą skłoniły grupę de Duve ’ a do opracowania procedury, która oddzieliła od frakcji bogatej w mitochondria „lekką frakcję mitochondrialną” lub frakcję L, która zawierała większość kwaśnej fosfatazy, ale bardzo małą aktywność oksydazy cytochromowej. W rzeczywistości laboratorium de Duve ’ a dokonało oczyszczenia nowej organelli wyłącznie na podstawie analitycznych procedur biochemicznych, kierowanych pomiarami określonych aktywności enzymatycznych, które są obecnie uważane za „enzymy markerowe.”Odkrycie, że cztery inne hydrolazy kwasowe-β-glukuronidaza, katepsyna D, rybonukleaza i Dnaza-wykazywały opóźnienie i zostały również wzbogacone we frakcję L, doprowadziło de Duve’ a do sformułowania koncepcji „lizosomu” : oznacza to, że organelle ograniczone błoną, która zawiera hydrolazy kwasowe o różnych właściwościach i których główną funkcją jest wewnątrzkomórkowe trawienie makrocząsteczek. Później, w miarę postępów w wyjaśnianiu szerokiej funkcji lizosomów, De Duve ukuł również terminy „endocytoza”, „fagocytoza” i „autofagia”, aby wyznaczyć ścieżki, które przynoszą substraty do trawienia w lizosomach i, dziś, są aktywnymi polami badań w biologii komórki.
co ciekawe, de Duve doszedł do koncepcji lizosomu bez uciekania się do mikroskopowego badania jego próbek. W rzeczywistości w jego laboratorium nie było mikroskopu, a swój wykład Noblowski zatytułował ” badanie komórek za pomocą wirówki.”Lizosom uzyskał morfologiczną tożsamość w 1955 roku w wyniku krótkiej współpracy z Alexem Novikoffem, naukowcem wizytującym z Albert Einstein College Of Medicine w Nowym Jorku, który miał doświadczenie w mikroskopii elektronowej. Mikrografy novikoffa wykazały, że” lekka mitochondrialna „frakcja zawierała” gęste ciała ” ograniczone błoną, podobne do tych obecnych w okolicy okołanałowej hepatocytów.
odkrycie lizosomu zapoczątkowało nową erę w fizjologii komórkowej i patofizjologii, po której, najpierw w Louvain, a następnie na całym świecie, zidentyfikowano ponad 40 chorób magazynowania lizosomów wynikających z mutacji w genach specyficznych hydrolaz.
pierwszym przypuszczeniem, że oprócz lizosomów lekka frakcja mitochondrialna zawiera również nieznane dotąd organelle, było stwierdzenie, że oksydaza moczanowa—enzym, który nie jest hydrolazą kwasową i nie wykazuje opóźnień-ma podobną dystrybucję we frakcjach subkomórkowych jak fosfataza kwaśna. W 1960 de Duve odkrył, że dotyczy to również katalazy i oksydazy d-aminokwasowej, uważanej wówczas za enzymy mitochondrialne. Później rozszerzył te odkrycia na kilka innych oksydaz wytwarzających nadtlenek o zachowaniu sedymentacyjnym podobnym do katalazy, enzymu, który rozkłada ich produkt. De Duve wiedział, że istnieje funkcjonalne powiązanie między tymi enzymami, co było możliwe dzięki ich włączeniu do tej samej cząstki. W ten sposób narodziła się koncepcja peroksysomu, jednak dopiero kilka lat później de Duve zaczął dzielić swój czas między Louvain i Nowy Jork.
w 1962 de Duve przyjął atrakcyjną ofertę stworzenia i kierowania laboratorium w Instytucie Rockefellera w Nowym Jorku, jednocześnie utrzymując swoje laboratorium w Louvain. Był w stanie przenieść do swojego nowego laboratorium różne technologie opracowane w Louvain, organizując regularne wizyty swoich głównych belgijskich współpracowników w Nowym Jorku. W obu laboratoriach de Duve kontynuował charakterystykę nowo odkrytych cząstek zawierających oksydazę, zidentyfikowanych po raz pierwszy w wątrobie szczura. Trzy lata później, dopiero po tym, jak cząstki o podobnym zachowaniu sedymentacyjnym i właściwościach biochemicznych zostały znalezione w nerce szczura i u ciliowanych pierwotniaków Tetrahymena pyriformis, ogłosił na spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Biologii Komórki, że odkrył nowe organelle, dla których zaproponował nazwę „peroksysom.”
ponownie w tym przypadku mikroskopia elektronowa wykazała, że morfologicznie nowe organelle odpowiadały cząsteczkom ograniczonym błoną o nieznanej funkcji, które zostały uznane przez mikroskopistów za obecne w prawie wszystkich tkankach i zostały oznaczone jako ” mikroprzeciwciała.”
późniejsze badania z wielu laboratoriów, w tym te OD de Duve ’ a i jego byłych współpracowników i studentów, wykazały, że peroksysomy-odkryte po raz pierwszy w tkankach ssaków, gdzie odgrywają ważną rolę metaboliczną, w tym β-utlenianie bardzo długołańcuchowych kwasów tłuszczowych drogą inną niż w mitochondriach-są członkami dużej rodziny ewolucyjnie pokrewnych organelli obecnych w wielu różnych typach komórek eukariotycznych i organizmach, w tym roślinach i pierwotniakach, gdzie pełnią różne funkcje i otrzymały określone nazwy, takie jak np. glioksysomy i glikozomy. Tak więc, dzięki odkryciu peroksysomów, de Duve po raz kolejny położył podwaliny pod rozwój nowego rozdziału w rozwijającej się dziedzinie biologii komórkowej.
w 1974 roku, wkrótce po otrzymaniu Nagrody Nobla, de Duve, zainspirowany swoimi doświadczeniami w Instytucie Rockefellera, opowiedział się za stworzeniem w Brukseli nowego multidyscyplinarnego „Międzynarodowego Instytutu patologii komórkowej i Molekularnej”, z misją translacyjną, którą pierwotnie kierował i na swoje 80.urodziny przemianowano go na „Instytut de Duve.”
De Duve pozostawił duży ślad w naukach biologicznych dzięki pracy, którą przeprowadził po obu stronach Atlantyku i dzięki wielu naukowcom, którzy trenowali z nim. Był bardzo kulturalną osobą, która biegle mówiła czterema językami i pisała elegancką prozę w co najmniej dwóch z nich. Zainteresowania De Duve ’ a wykraczały daleko poza obszary jego dorobku naukowego, w dziedziny filozofii, teorii wiedzy, pochodzenia życia i ewolucji komórki eukariotycznej. Obszernie publikował swoje przemyślenia na tematy z niemal wszystkich tych dziedzin, zarówno w artykułach czytelniczych, jak i książkach. De Duve napisał również wiele interesujących relacji historycznych o największych odkryciach naukowych dokonanych w jego laboratoriach i we wszystkich z nich bardzo dbał o uznanie dla swoich młodszych współpracowników i wskazanie ich konkretnego wkładu.
Christian de Duve był ciepłym kolegą i fascynującym rozmówcą. Ci z nas, którzy mieli szczęście poznać go osobiście, będą bardzo za nim tęsknić.