Leloir, Luis Federico

(b. Paris, Frankrig, 6. September 1906; D. Buenos Aires, Argentina, 2.December 1987),

biokemi, nukleotidsukker, oligoog polysaccharidsyntese.

Leloir modtog Nobelprisen i kemi i 1970 for sin opdagelse af nukleotidsukker og disse forbindelsers rolle i interkonverteringen af monosaccharider og som forstadier i syntesen af oligo – og polysaccharider. Hans mange bidrag til biokemi inkluderer også den første beskrivelse af fedtsyreoksidering i et cellefrit system, af angiotensinogen og dets omdannelse til angiotensin ved inkubation med rennin, og rollen som lipidbundne saccharider som mellemprodukter i proteinglykosylering.

medicinsk og biokemisk træning . Luis F. Leloir blev født i Paris, Frankrig. Hans Argentinske forældre var rejst til den franske hovedstad for at søge medicinsk behandling for faderen, en advokat, der aldrig praktiserede sin handel. To år senere tog hans mor (hans far døde før Leloirs fødsel) ham til Buenos Aires. Han studerede medicin ved Universitetet i Buenos Aires og blev læge i 1932. Fra 1932-1934 var han internist på Universitetshospitalet, mens han udførte det eksperimentelle arbejde for sin doktorafhandling under tilsyn af Bernardo A. Houssay. Houssay var direktør for Institut for Fysiologi ved Universitetet i Buenos Aires og havde udført bemærkelsesværdige undersøgelser af hypofysens rolle på kulhydratmetabolisme, som han modtog Nobelprisen i fysiologi eller medicin i 1947. Leloirs afhandling,” binyrerne og kulhydrater”, modtog 1934 School of Medicine-prisen for den bedste afhandling. I 1935 Leloir gik til Sir Frederick Hopkins biokemiske laboratorium ved University of Cambridge for postdoc uddannelse i biokemi. I Det Forenede Kongerige blev Leloir bekendt med de nuværende biokemiske teknikker.

fedtsyre-iltning og Hypertension . Tilbage i Buenos Aires genoptog Leloir sit arbejde ved Institut for Fysiologi og tacklede to projekter (fedtsyreoksidering og hypertension) i årene fra 1937 til 1942. Han studerede metabolismen af ethanol og fedtsyrer. I en række papirer, de rapporterede, at en partikelformet fraktion opnået fra leverhomogenater, hvis suppleret med en tetracarbon dicarboksyl syre, cytochrom C, og adenosinmonophosphat, var i stand til at opretholde iltning af fedtsyrer. Dette var et bemærkelsesværdigt bidrag, da det indtil da var blevet antaget, at processen krævede celleintegritet. Manglen på en kølet centrifuge frustrerede næsten den vellykkede forberedelse af partikelfraktionen, men Leloirs håndværk, en af hans styrker, gav en genial og pengebesparende løsning på forhindringen, da han viklede flere bil indre rør fyldt med fryseblanding omkring en gammel remskivedrevet centrifuge. Hans praktiske opfindsomhed var yderst nyttig i et land som Argentina, hvor forskningsmidler ofte var knappe.

det andet problem, som Leloir tacklede i disse år, var malign nyrehypertension. Hans undersøgelse af det blev udført i samarbejde med MU, Eduardo Braun Menendesog Juan C. Fasciolo. Det blev derefter kendt, at indsnævring af nyrearterien hos hunde resulterede i permanent hypertension. Fasciolo viste derefter, at en stigning i blodtrykket også skyldtes podning af en indsnævret nyre i en normal hund, hvilket indikerer, at effekten skyldtes et stof, som den behandlede nyre udskilte til blodet. Et tidligt fund af gruppen var, at et vandigt acetoneekstrakt af en indsnævret nyre var i stand til at producere en forbigående stigning i blodtrykket. Det vandige acetonopløselige stof var forskelligt fra renin, et allerede kendt pressorstof, der også kunne ekstraheres fra nyrer. Leloir og kolleger fandt derefter, at inkubation af renin (en protease) med blodplasma (der indeholdt det, der nu kaldes angiotensinogen) producerede pressor-stoffet opløseligt i vandig acetone (nu kaldet angiotensin). Leloirs viden om biokemi var grundlæggende i disse fund.

Nukleotidsukker . Argentina oplevede et militærkup i 1943. Kort efter sendte Houssay sammen med mange andre vigtige personligheder et offentligt brev til myndighederne, der krævede en tilbagevenden til “forfatningsmæssig normalitet, effektivt demokrati og amerikansk solidaritet.””Amerikansk solidaritet” var en eufemisme for at sidde Argentina med de allierede i Anden Verdenskrig. den nye regering, som havde en vis sympati med aksen, reagerede ved at afskedige alle underskrivere, der var offentlige ansatte. Houssay, som universitetsprofessor, faldt ind i denne kategori. Hans afskedigelse blev efterfulgt af fratræden af det meste af det videnskabelige personale ved Institut for Fysiologi,

Leloir blandt dem, i solidaritet med Houssay. Leloir rejste derefter til USA, hvor han først arbejdede med Ed Hunter om dannelsen af citronsyre på Carl og Gerty Coris laboratorium ved St. Louis og derefter med David Green (med hvem han allerede havde arbejdet i Cambridge) ved Columbia University i Ny York City om adskillelse af aminotransferaser. I 1943 giftede Leloir sig med Amelia Suberbuhler. Resultatet af dette lykkelige ægteskab var en datter og ni børnebørn.

vender tilbage til Argentina, Leloir i 1945 tilknyttet Institut for eksperimentel biologi og medicin, som for nylig var blevet indviet i Buenos Aires for at være vært for Houssay og de fleste af de tidligere medlemmer af Institut for Fysiologi. Leloir begyndte derefter at rekruttere samarbejdspartnere, hvoraf den første var Lel Caputto, en læge, der ligesom Leloir havde modtaget postdoktoruddannelse i biokemi hos Malcolm Dickson ved University of Cambridge. Derefter blev den mikrobiolog ra Trucco inviteret, da hensigten var at studere fedtsyreoksidering i bakterier. Carlos Cardini og Alejandro Paladini sluttede sig snart til gruppen. På det tidspunkt havde Jaime Campomar, en tekstilindustri, besluttet at finansiere en ny institution dedikeret til biokemisk forskning og henvendte sig til Houssay for at få råd om valg af direktør. Houssay foreslog hurtigt Leloir til jobbet, og sidstnævnte skulle være direktør for Instituto de Investigaciones Biokvalmicas Fundaci Purpur Campomar (Institut for biokemisk forskning Campomar Foundation; nu kaldet Fundaci Kurtn Instituto Leloir) for resten af sit liv. Instituttet blev indviet i November 1947 i et lille, en-etagers og ret gammelt hus, der støder op til instituttet instrueret af Houssay. Figur 1 viser den indledende forskningsgruppe på instituttets centrale gårdhave.

da eksperimenter med fedtsyreoksidering gav tvivlsomme resultater, besluttede gruppen at skifte sin indsats for at studere syntesen af lactose (et disaccharid sammensat af henholdsvis galactose plus glucose, Gal og Glc). Caputto hævdede, at han under sit speciale havde været i stand til at syntetisere disaccharidet ved inkubering af glykogen (se nedenfor) med et brystkirtelekstrakt. Da disse resultater ikke kunne gentages, foreslog Leloir i stedet at studere laktosedbrydning, da denne proces måske

giver information om den syntetiske vej. Denne forudsigelse viste sig at være korrekt. Efterhånden kan det spekuleres i, at det, Caputto havde observeret, sandsynligvis var dannelsen af maltose (et andet disaccharid, men indeholdende to glucoser) ved amylolytisk nedbrydning af polysaccharidet. Identifikation af disaccharider var på det tidspunkt baseret på upålidelige metoder, som morfologien af krystallerne af derivater dannet ved reaktion med phenylhydratsin (osasoner).

til den planlagte forskning besluttede gruppen at anvende et cellefrit ekstrakt afledt af en gær (Saccharomyces fragilis) tilpasset til at vokse på lactose som kulstofkilde. Forskerne opdagede først en lactase, der nedbryder disaccharidet til dets monosaccharidbestanddele og derefter en galactokinase, der phosphorylerede galactose til galactose 1-phosphat (Gal 1-P). Omdannelse af den sidste forbindelse til glucose 6-P (Glc 6-P) krævede to ukendte termostabile faktorer: glucose 1,6 diphosphat (Glc 1,6 diP) til omdannelse af glucose 1-P (Glc 1-P) til Glc 6-P og uridindiphosphatglucose (UDP-Glc) til omdannelse af Gal 1-P til Glc 1-P. bestemmelse af strukturen af UDP-Glc var en reel tour de force i betragtning af de mindste mængder reagenser og udstyr, der var til rådighed. De bestemte, at forbindelsen havde en Glc-rest pr.to fosfater, og at den absorberede i ultraviolet lys, men absorptionsspektret var det for et ukendt stof (kun spektre af adenosinholdige forbindelser var kendt på det tidspunkt). En dag kom Caputto til instituttet i en ophidset tilstand og bar det sidste nummer af Journal of Biological Chemistry, der i en af artiklerne skildrede uridins spektrum, som faldt sammen med det nye stofs. Figur 2 er en tegneserie tegnet af Leloir, der viser stemningen i gruppen, før man løser strukturen af UDP-Glc.

den såkaldte Leloir ‘ s Vej kan derefter repræsenteres som:

Gal + ATP Kirsten Gal 1-p + ADP

Gal 1-p + UDP-Glc Kirsten UDP-Gal + Glc 1-P

UDP-Gal Kirsten UDP-Glc

Glc 1-p Kirsten Glc 6-p

hvor UDP-gal står for uridindiphosphat galactose.

UDP-Glc var det første nukleotidsukker, der blev beskrevet, og vejen viser den første rolle af disse nye forbindelser, nemlig at være involveret i monosaccharidinterkonversion. I det ovenfor beskrevne tilfælde blev omdannelse af UDP-Gal til UDP-Glc vist at kræve NAD (nicotinamidadenindinukleotid), da inversion af OH-gruppen i C4 forløber ved en oksidoreduktionsreaktion. Desuden gav beskrivelse af vejen en fuldstændig forklaring på galactosæmi, en menneskelig medfødt sygdom, der er kendetegnet ved manglende evne til at metabolisere galactose. De fleste patienter er mangelfulde i den anden reaktion, der er afbildet ovenfor, mens galactokinase i en mildere form af sygdommen er den mangelfulde.

som rapporteret også af Leloir og samarbejdspartnere, kan den generelle vej for nukleotidsukkersyntese repræsenteres som:

NTP + monosaccharid 1-p ren NDP – monosaccharid + PP

hvor NTP står for nukleosidtriphosphater (ATP, UTP, GTP og CTP) og PP for pyrophosphat. Af de næsten hundrede nukleotidsukker, der nu er kendt, blev flere af dem (BNP-Man, UDP-GlcNAc, UDP-GalNAc og ADP-Glc) først beskrevet af Leloir og kolleger.

spørgsmålet om, hvorvidt UDP-Glc havde en yderligere rolle ud over at være involveret i monosaccha-ride interconversion, blev rejst, fordi UDP-Glc også blev påvist i gærstammer, der ikke kunne bruge galactose til vækst. Metoden, der derefter blev anvendt til UDP-Glc-kvantificering (acceleration af Gal 1-P til Glc 1-P-transformation), fremlagde bevis for en anden rolle af nukleotidsukker, nemlig at være mellemprodukter i monosaccharidoverførselsreaktioner. Forsvinden af UDP-Glc inkuberet med en gærekstrakt fortsatte med en højere hastighed i nærværelse af tilsat Glc 6-P. Denne effekt blev hurtigt sporet af Leloir og en ny samarbejdspartner, Enrico Cabib, til dannelsen af trehalose 6-P. (Trehalose er et disaccharid sammensat af to glucoser, forskellig fra maltose.) Reaktionen kan derefter beskrives som:

UDP-Glc + glucose 6-p liter trehalose 6-P + UDP

tilsvarende kort efter Leloir beskrev syntesen af saccharose 6-p (saccharose er et sofistikeret navn for vores daglige sukker, sammensat af to monosaccharider, Glc og fructose) ved hjælp af hvedekimekstrakter:

UDP-Glc + fructose 6-p liter saccharose 6-p + UDP.

mærkeligt nok blev syntese af lactose, som var projektets første mål, ikke beskrevet af Leloir og hans kolleger, men i 1961 af Vinifred M. Hassid, der arbejdede med brystkirtelekstrakter (“syntesen af Lactose ved partikelformige præparater fra marsvin og Kvægbrystkirtler”). Det fortsætter som følger:

UDP-Gal + Glc-lactose + UDP

Glycogen er et reservepolysaccharid, der udgøres af mange glukoseenheder, der er til stede i en række organismer, fra bakterier til pattedyr. Planter har desuden et andet polysaccharid (stivelse) strukturelt tæt forbundet med glykogen. I slutningen af 1930 ‘erne og begyndelsen af 1940’ erne beskrev Carl og Gerty Cori i en række artikler inkubationen af Glc 1-P Med et pattedyrscelleekstrakt, der resulterede i glykogensyntese ifølge følgende (reversible) reaktion:

Glc 1-p + (Glc)n-kur (Glc)n+1 + P

hvor (Glc)n står for glykogen indeholdende N Glc-molekyler. Det deltagende fosforylase (glycogenphosphorylase) blev krystalliseret. I mange år blev dette taget som vejen for glykogensyntese, selv om nogle modstridende rapporter snart dukkede op. For eksempel førte anvendelsen af adrenalin på dyr, hvilket resulterede i fosforylaseaktivering, til glykogennedbrydning, ikke til glykogensyntese. Desuden antydede p-niveauerne i levende væv, at ligevægten blev forskudt fra højre til venstre i ovenstående ligning. I 1957 rapporterede Leloir og Cardini i “biosyntese af Glycogen fra Uridindiphosphatglucose”, at inkubation af UDP-Glc med et pattedyrcelleekstrakt resulterede i syntesen af glycogen. Den syntetiske reaktion var derefter:

UDP-Glc + (Glc)n-kar (Glc)n+1 + UDP.

aktiviteten af det involverede glycogensyntetase viste sig at være stærkt reguleret for at tillade akkumulering af polymeren i tider med masser og dens nedbrydning i tider med behov.

Skiftende Tider: 1958-1970 . Jaime Campomar døde i 1956, og da hans arvinger besluttede at ophøre med at finansiere instituttet, besluttede Leloir næsten at lukke det for godt. Heldigvis hjalp en række begivenheder imidlertid med at afskrække Leloir fra at tage en så drastisk beslutning. Først ansøgte Leloir om og modtog et generøst tilskud fra National Institutes of Health i USA. For det andet blev regeringen for general Juan Peron, som ikke var venlig over for videregående uddannelse og forskning, afsat i 1955. Den nye regering genindførte de offentlige universiteters autonomi og oprettede National Research Council, en institution, der tilvejebragte midler til forskning og fuldtidsstillinger. Houssay blev sin første præsident og havde denne stilling indtil sin død i 1971. Bygningen, der husede leloirs institut, var næsten fuldstændig forfalsket. (Han havde med egne hænder konstrueret en række indvendige kanaler for at forhindre, at lækkende regnvand beskadiger tidsskrifter og bøger i biblioteket.) Den post-peronistiske regering tilbød imidlertid Leloir en meget større bygning (en tidligere nonneskole), og både han og Houssay flyttede deres institutter ind i den. Derudover blev en frugtbar forbindelse mellem Leloir ‘ s Instituto de Investigaciones Biocremicas Fundaci Purpur Campomar og School of Sciences ved Universitetet i Buenos Aires indledt i 1958. Leloir blev udpeget forskningsprofessor ved universitetets School of Sciences.

Leloir viet de første år i den nye bygning til undersøgelsen af reguleringen af glycogensyntetase af metabolitter (hovedsageligt ved Glc 6-P) og ved interkonversion mellem aktive og inaktive former udløst af phosphorylering og dephosphorylering. Han fastslog også, at forløberen i syntesen af stivelse ikke var UDP-Glc, men et nyt nukleotidsukker, adenosindiphosphatglucose (ADP-Glc). Da UDP-Glc viste en dårlig inkorporering af glukose i polysaccharidet i cellefrie analyser, forsøgte han flere syntetiske nukleotidsukker og fandt ud af, at ADP-Glc var langt den bedste forløber. Han isolerede derefter forbindelsen fra naturlige kilder (sukkermajs). Et andet problem, der fangede Leloirs opmærksomhed, var syntesen af glykogen med høj molekylvægt (partikler). Han fandt ud af, at polysaccharidet syntetiseret i reagensglasset enten ved glycogenphosphorylase fra Glc 1-P eller ved glycogensyntetase fra UDP-Glc blev differentielt nedbrudt ved en række fysiske og kemiske behandlinger. Det faktum, at polysaccharidet dannet af syntetasen fra UDP-Glc i reagensglasset viste nedbrydningsfunktioner, der var identiske med de native molekylers, var en endelig demonstration af, at UDP-Glc var den sande glycogenforløber in vivo.

Nobelprisen og derefter . Den 20.oktober 1970 annoncerede det svenske videnskabsakademi tildelingen af Nobelprisen i kemi til Luis F. Leloir for hans opdagelse af sukkernukleotider og deres rolle i biosyntesen af kulhydrater. På det tidspunkt var han allerede begyndt, hvad der skulle være hans sidste store bidrag til biokemi.

Phillips Robbins ved Massachusetts Institute of Technology og Jack Strominger ved Harvard University havde i midten af 1960 ‘ erne bestemt, at lipidbundne mono-og oligosaccharider opførte sig som biosyntetiske mellemprodukter mellem nukleotidsukker og flere polysaccharidkomponenter i bakteriecellevæggen. Lipiddelen blev identificeret som et polyprenol (undecaprenol) phosphat. Leloir beskrev derefter, hvordan inkubation af rottelevermembraner med UDP-Glc resulterede i dannelsen af dolichol-P-Glc, dolichol er en polyprenol indeholdende 20-21 isoprenenheder i pattedyrceller. Yderligere inkubation af dolichol-P-Glc førte til overførsel af monosaccharidet til en forbindelse, der foreløbigt blev identificeret som Dolichol-P-P-oligosaccharid (senere vist sig at være GlcNAc2 Man9 Glc3). Yderligere inkubation af dette sidste lipidderivat med membranerne resulterede i overførslen af hele oligosaccharidet til proteiner. Leloir etablerede således grundlaget for den vej, der førte til syntesen af glycoproteiner i eukaryote celler, og fremlagde også det første bevis, der tyder på, at det proteinbundne oligosaccharid blev behandlet (dvs.at monosaccharider begge blev fjernet fra det og tilsat til det).

i 1978 donerede borgmesteren i byen Buenos Aires jord og dannede og præsiderede et udvalg for at samle midler til opførelse af en ny bygning. I slutningen blev der modtaget lige store mængder offentlige og private midler. Flytningen til de nye lokaler fandt sted i December 1983. Leloir skulle fortsætte med at forske der i fire år.

Leloir manden . Leloir tilhørte en gammel og velhavende Argentinsk familie, en omstændighed, der gjorde det muligt for ham fuldt ud at afsætte sin tid til grundforskning, når finansiering til sådanne bestræbelser næsten ikke eksisterede i landet. Han dækkede personligt midler til de fleste abonnementer på videnskabelige tidsskrifter modtaget på instituttets bibliotek og donerede fuldt ud sin løn som forskningsprofessor ved Universitetet i Buenos Aires til instituttet. Leloir havde en lav profil personlighed; han undgik offentlig eksponering og viste en ekstremt subtil og udsøgt sans for humor. Leloir var en hårdtarbejdende, der indtil et par år før han gik bort, havde fortsat arbejdet på bænken. Forskning var for ham det bedste af hobbyer. (Han havde aldrig et privat kontor, i stedet modtager besøgende og laver Institut papirarbejde på laboratoriet.) Han var yderst høflig og behandlede alle, uafhængigt af deres sociale stilling, på samme beskedne måde. Han havde en rolig personlighed og viste kun en grad af ubehag, når nogen opførte sig uhøfligt eller viste dårlige manerer. Leloirs personlighed bidrog i høj grad til den betydelige glæde ved at arbejde i hans gruppe eller hans institut.

bibliografi

værker af LELOIR

med Carlos E. Cardini. “Biosyntese af Glycogen fra Uridindiphosphatglucose.”Tidsskrift for American Chemical Society 79 (1957): 6340-6341.

“to årtiers forskning om biosyntese af saccharider.”Videnskab 172 (25.Juni 1971): 1299-1303. Teksten til Leloirs Nobel-foredrag.

“biosyntese af polysaccharider set fra Buenos Aires.”I biokemi af glykosidisk kobling, redigeret af Romano Piras og Horacio G. Pontis. Den Akademiske Presse, 1972.

” langt væk og længe siden.”Årlig gennemgang af biokemi 52 (1983): 1-15.

andre kilder

Cabib, Enrico. “Forskning på Sukkernukleotider bringer ære til Argentinsk biokemiker.”Videnskab 170 (6.November 1970): 608-609.

Cori, Carl F.; Gerty T. Cori; og Albert H. Hegnauer. “Resyntese af muskelglykogen fra Geksosemonophosphat.”Tidsskrift for biologisk kemi 120 (1937): 193-202.

Cori, Gerty T.; Carl F. Cori; og Gerhard Schmidt. “Rollen af Glucose-1-phosphat i dannelsen af blodsukker og syntese af glykogen i leveren.”Journal of Biological Chemistry 129 (1939): 629-639.

Cori, Gerty T. og Carl F. Cori. “Krystallinsk Muskelphosphorylase: IV. dannelse af glykogen.”Tidsskrift for biologisk kemi 151 (1943): 57-63.

Kresge, Nicole; Robert D. Simoni; og Robert L. Hill. “Luis F. Leloir og biosyntesen af saccharider.”Tidsskrift for biologisk kemi 280 (13.maj 2005): 158-160.

Myrb Kristick, Karl. “Præsentation tale af Nobelprisen i kemi 1970.”I Nobelprisen en 1970, redigeret af Vilhelm Odelberg. Stockholm, Sverige: Nobelfonden, 1971.

Parodi, Armando J. “Leloir, su Vida y su Ciencia.”Ciencia Hoy 16 (August-September 2006): 23-30.

H. M. Og H. H. Hassid. “Syntesen af Lactose ved hjælp af Partikelpræparater fra marsvin og Kvægbrystkirtler.”Tidsskrift for biologisk kemi 237 (1962): 1432-1440.

Armando J. Parodi