Christian de Duve, vars laboratorium i Louvain upptäckte lysosomer 1955 och definierade peroxisomer 1965, dog i sitt hem i Nethen, Belgien vid 95 års ålder, den 4 maj 2013. De Duve var den sista av en grupp framstående fysiologiska kemister som på 1940-och 1950-talet började utforska den subcellulära organisationen av biokemiska vägar och därmed förfalskade framväxten av Modern cellbiologi. Christian de Duve, Albert Claude och George Palade fick Nobelpriset 1974 ”för sina upptäckter rörande cellens strukturella och funktionella organisation.”
Christian de Duve.
De Duve föddes den 2 oktober 1917 i Thames Ditton, Storbritannien, en stad inte långt från London där hans familj hade sökt tillflykt under första världskriget. Han krediterade en studentlärling med Joseph Bouckaert, som ledde fysiologilaboratoriet, för att ha väckt sitt intresse för grundforskning. Ett stort problem för Bouckaerts forskning var verkningsmekanismen för insulin. De Duve deltog i experiment där ganska rå beredning av hormonet administrerades till hepatektomiserade djur, vilket fick honom att anta tanken att insulin huvudsakligen handlade på levern, och i många år undersökte han med intensitet giltigheten av denna uppfattning.
De Duve var i sitt sista år på läkarskolan när tyskarna invaderade Belgien 1940. Hans engagemang i kriget var mindre, eftersom han utarbetades som läkare och snart kunde återvända till Louvain för att avsluta läkarskolan. Men vid den tiden var de Duves engagemang för forskning för stark för att han skulle kunna bedriva en karriär inom medicin. Efter att ha avslutat en magisteruppsats i kemi vid Louvain 1946 tillbringade de Duve över ett år som postdoktor i Stockholm med Hugo Theorell, en pionjär i studien av oxiderande enzymer som fick Nobelpriset 1955. Theorells laboratorium gav en idealisk plats för de Duve att lära sig de mest avancerade verktygen för enzymologi, som var centrala för hans senare arbete. Hans svenska vistelse följdes av ett besök på laboratoriet för Carl och Gerty Cori i St.Louis, mekka för kolhydratforskning vid den tiden, där han arbetade i några månader med Earl Sutherland, med vilken han identifierade glukagon som en förorening av insulinpreparat som ofta användes i dessa dagar. Glukagon kallades ofta ” hyperglykemisk glykogenolytisk faktor ”och de Duve hänvisade senare stolt till detta arbete som hans” återupptäckt av glukagon.”Sutherlands fortsatta arbete med hormonell kontroll av glykogenolys ledde honom till upptäckten av cAMP, för vilken han fick Nobelpriset 1971.
1948 återvände de Duve till Louvain, där han avsåg att driva sitt intresse för kolhydratmetabolism och insulinverkan. Med en nyligen sammansatt grupp unga medarbetare bestämde de Duve att karakterisera hexosfosfatas, som—efter fosforylas verkan på glykogen—var ansvarig för leverns unika egenskap att frigöra glukos i blodet. Forskarna identifierade ett leverfosfatas specifikt för glukos-6-fosfat och drog korrekt slutsatsen att det var ansvarigt för den effekten. Deras efterföljande försök att rena det enzymet satte dem på banan till upptäckten av lysosomer.
de Duve och hans grupp observerade att ett surt pH orsakade en irreversibel utfällning av glukos-6-fosfatas, vilket ledde till att de Duve drog slutsatsen att enzymet kunde associeras med agglutinerade cytoplasmatiska membran. Därför beslutade gruppen att följa fördelningen av enzymet i de olika cellfraktionerna som kunde erhållas från leverhomogenater genom ett förfarande utvecklat av Claude, som använde milda homogeniseringsbetingelser och utformades för att bevara integriteten hos subcellulära organeller.
det var mest lyckligt att under dessa experiment, förutom att följa fördelningen av glukos-6-fosfatas—som befanns vara främst i den lilla granulfraktionen som kallas ”mikrosomer” av Claude—de Duves grupp följde också, som en kontroll, fördelningen och aktiviteten i de subcellulära fraktionerna av surt fosfatas, ett enzym med ett optimalt pH på 5 och en mycket bred substratspecificitet, som finns i nästan alla vävnader. Eftersom detta enzym var lösligt när homogenater framställdes i en Waring-mixer, förväntade forskarna att hitta den i den slutliga supernatanten som erhållits genom Claudes procedur. Aktiviteten befanns emellertid vara närvarande i olika utsträckning i alla fraktioner och i synnerhet i den stora granulfraktionen som är känd för att innehålla mitokondrier. Denna upptäckt var förbryllande, liksom fakta att summan av aktiviteterna i alla fraktioner var mycket större än aktiviteten i hela homogenatet, vars aktivitet var mycket lägre än när Waring blender användes för homogeniseringen. Dessa spännande observationer erhölls i December 1949 strax före en helg och kunde ha avskräckt de Duves grupp från ytterligare studier av surt fosfatas, ett enzym som trots allt inte var av stort intresse för dem och hade valts som kontroll. Det verkar serendipitous att de ändå bestämde sig för att lagra proverna i kylskåpet och återföra dem vid ett senare tillfälle. De erhållna resultaten fem dagar senare kom att styra forskarna på en ny väg som ledde dem till deras upptäckt, först av lysosomen och senare peroxisomen.
de Duve och hans grupp fann att, med undantag för aktiviteten i den slutliga supernatanten, hade sura fosfatasaktiviteter ökat proportionellt i alla fraktioner, liksom i det obearbetade homogenatet, vars aktivitet nu motsvarade summan av aktiviteterna i alla fraktioner. De visade snart att effekten av att” åldra ” fraktionerna i kylskåpet kunde återskapas genom behandlingar som stör membran, såsom mixerhomogenisering eller upprepade cykler av frysupptining. På grundval av detta drog de Duve insightfully slutsatsen att det ”latenta enzymet” sekvestrerades i ”membransäckar” som gjorde det otillgängligt för substraten.
studierna på surt fosfatas fick de Duves grupp att utveckla ett förfarande som skilde sig från fraktionen rik på mitokondrier en ”lätt mitokondriell fraktion” eller L-fraktion, som innehöll det mesta av syrafosfatas men mycket liten cytokromoxidasaktivitet. Vad de Duve laboratorium, faktiskt, åstadkommit var rening av en ny organell enbart på grundval av analytiska biokemiska förfaranden, styrs av mätningar av specifika enzymatiska aktiviteter, som nu betraktas som ”markör enzymer.”Konstaterandet att fyra andra syrahydrolaser-Xiaomi-glukuronidas, cathepsin D, ribonukleas och DNAse—visade latens och också berikades i L-fraktionen ledde de Duve att formulera ”lysosom” – konceptet: det vill säga en membranbegränsad organell som innehåller syrahydrolaser med olika särdrag och vars huvudsakliga funktion är den intracellulära matsmältningen av makromolekyler. Senare, som framsteg gjordes för att belysa den breda funktionen av lysosomer, myntade De Duve också termerna ”endocytos”, ”fagocytos” och ”autofagi” för att beteckna vägar som ger substrat för matsmältning i lysosomer och idag är aktiva forskningsområden inom cellbiologi.
anmärkningsvärt anlände de Duve till lysosomkonceptet utan att tillgripa någon mikroskopisk undersökning av hans prover. Faktum är att det inte fanns något Mikroskop i hans laboratorium och han berättigade sin Nobelföreläsning ”Exploring Cells with a Centrifuge.”Lysosomen erhöll en morfologisk identitet 1955 som ett resultat av ett kort samarbete med Alex Novikoff, en besökande forskare från Albert Einstein College of Medicine i New York, som hade expertis inom elektronmikroskopi. Novikoffs mikrografer visade att den” lätta mitokondriella ”fraktionen innehöll membranbegränsade” täta kroppar ” som liknar de som finns i den peri-kanalikulära regionen av hepatocyter.
upptäckten av lysosomen invigde en ny era inom cellfysiologi och patofysiologi, som följdes av identifieringen, först i Louvain och sedan över hela världen, av mer än 40 lysosomala lagringssjukdomar som härrör från mutationer i gener för specifika hydrolaser.
den första inklingen som, förutom lysosomer, den lätta mitokondriella fraktionen också innehöll en ännu okänd organell, var upptäckten att uratoxidas—ett enzym som inte är ett surt hydrolas och inte visar latens—hade en liknande fördelning i subcellulära fraktioner som surt fosfatas. Vid 1960 hade de Duve funnit att detta också var sant för katalas och för D-aminosyraoxidas, då tros vara mitokondriella enzymer. Han utvidgade senare dessa fynd till flera andra peroxidproducerande oxidaser med ett sedimenteringsbeteende som liknar katalas, ett enzym som bryter ner deras produkt. De Duve hade insikten att en funktionell koppling mellan dessa enzymer fanns, vilket möjliggjordes genom att de inkluderades i samma partikel. Således föddes begreppet peroxisom, men det skulle inte presenteras offentligt förrän flera år senare, efter att de Duve hade börjat dela sin tid mellan Louvain och New York.
1962 accepterade de Duve ett attraktivt erbjudande att skapa och styra ett laboratorium vid Rockefeller Institute i New York, samtidigt som han behöll sitt laboratorium i Louvain. Han kunde överföra till sitt nya laboratorium de olika tekniker som utvecklats i Louvain genom att ordna regelbundna besök av sina stora belgiska medarbetare till New York. I båda laboratorierna fortsatte de Duve karakteriseringen av de nyupptäckta oxidasinnehållande partiklarna som först identifierades i råttlever. Tre år senare, först efter att partiklar med liknande sedimenteringsbeteende och biokemiska egenskaper hittades i råttnjur och i den cilierade protozoan Tetrahymena pyriformis, meddelade han vid ett möte i American Society of Cell Biology att han hade upptäckt en ny organell, för vilken han föreslog namnet ”peroxisom.”
återigen i detta fall visade elektronmikroskopi att morfologiskt motsvarade den nya organellen membranbegränsade partiklar med okänd funktion som hade erkänts av mikroskopister att vara närvarande i nästan alla vävnader och hade betecknats ”mikrokroppar.”
efterföljande studier från många laboratorier, inklusive de från de Duves och hans tidigare medarbetare och studenter, visade att peroxisomer—som först upptäcktes i däggdjursvävnader, där de spelar viktiga metaboliska roller, inklusive oxid av mycket långkedjiga fettsyror genom en väg som skiljer sig från den i mitokondrier-är medlemmar i en stor familj av evolutionärt relaterade organeller som finns i många olika eukaryota celltyper och organismer, inklusive växter och protozoer, där de utför olika funktioner och har fått specifika namn, såsom glyoxysomer och glykosomer. Således, med sin upptäckt av peroxisomer, lade de Duve återigen grunden för tillväxten av ett nytt kapitel inom det växande området cellbiologi.
1974, strax efter att ha fått Nobelpriset, förespråkade de Duve, inspirerad av sin erfarenhet vid Rockefeller Institute, skapandet i Bryssel av ett nytt tvärvetenskapligt ”International Institute of Cellular and Molecular Pathology”, med ett translationellt uppdrag, som han ursprungligen regisserade och vid sin 80-årsdag döptes om till ”de Duve Institute.”
de Duve lämnade ett stort avtryck i biologiska vetenskaper genom det arbete han utförde på båda sidor av Atlanten och genom de många forskare som tränade med honom. Han var en mycket kultiverad person som talade fyra språk flytande och skrev elegant prosa i minst två av dem. De Duves intressen sträckte sig långt bortom områdena för hans vetenskapliga bidrag, in i filosofins rike, kunskapsteorin, livets ursprung och utvecklingen av den eukaryota cellen. Han publicerade i stor utsträckning sina tankar om frågor från nästan alla dessa områden, i klara artiklar såväl som i böcker. De Duve skrev också många engagerande historiska redogörelser för de stora vetenskapliga upptäckter som gjorts i hans laboratorier och i dem alla tog han stor omsorg för att ge kredit till sina yngre medarbetare och påpeka deras specifika bidrag.
Christian de Duve var en varm kollega och en fascinerande samtalare. De av oss som hade turen att känna honom personligen kommer verkligen att sakna honom.