[Leloir, Luis Federico]

( B. Párizs, Franciaország, 6 szeptember 1906; D. Buenos Aires, Argentína, 2 December 1987),

biokémia, nukleotid cukrok, oligoand poliszacharid szintézis.

Leloir megkapta az 1970-es kémiai Nobel-díjat a nukleotid cukrok felfedezéséért és ezeknek a vegyületeknek a monoszacharidok interkonverziójában, valamint az oligo – és poliszacharidok szintézisében prekurzorként betöltött szerepéért. Számos hozzájárulása a biokémiához magában foglalja a zsírsav oxidációjának első leírását egy sejtmentes rendszerben, az angiotenzinogént és angiotenzinné történő átalakulását renninnel történő inkubáció után, valamint a lipidhez kötött szacharidok szerepét, mint köztitermékeket a fehérje glikozilezésében.

orvosi és biokémiai képzés . Luis F. Leloir Párizsban született. Argentin szülei a francia fővárosba utaztak, orvosi kezelést keresve az apának, egy ügyvédnek, aki soha nem gyakorolta kereskedelmét. Két évvel később édesanyja (apja Leloir születése előtt meghalt) Buenos Airesbe vitte. Orvostudományt tanult a Buenos Aires-i Egyetem, 1932-ben orvos lett. 1932-1934 között belgyógyász volt az Egyetemi Kórházban, miközben doktori disszertációjának kísérleti munkáját Bernardo A. Houssay felügyelete alatt végezte. Houssay a Buenos Aires-i Egyetem Élettani Intézetének igazgatója volt, és figyelemre méltó tanulmányokat végzett a hipofízis szénhidrát anyagcserében betöltött szerepéről, amelyért 1947-ben fiziológiai vagy orvostudományi Nobel-díjat kapott. Leloir “a mellékvese és a szénhidrátok” című disszertációja 1934-ben megkapta az Orvostudományi Iskola díját a legjobb tézisért. 1935-ben Leloir Sir Frederick Gowland Hopkins biokémiai laboratóriumába ment Cambridge-i Egyetem posztdoktori biokémiai képzésre. Az Egyesült Királyságban Leloir megismerte a jelenlegi biokémiai technikákat.

zsírsav oxidáció és magas vérnyomás . Visszatérve Buenos Airesbe, Leloir folytatta munkáját a fiziológiai Intézetben, és 1937 és 1942 között két projektet (zsírsav oxidáció és magas vérnyomás) foglalkozott. Juan M. Mu-val tanulmányozta az etanol és a zsírsavak metabolizmusát. Egy tanulmánysorozatban arról számoltak be, hogy a máj homogenizátumaiból nyert szemcsés frakció tetrakarbon-dikarbonsavval, citokróm C-vel és adenozin-monofoszfáttal kiegészítve képes volt fenntartani a zsírsavak oxidációját. Ez figyelemre méltó hozzájárulás volt, mivel addig azt hitték, hogy a folyamat megköveteli a sejtek integritását. A hűtött centrifuga hiánya majdnem meghiúsította a szemcsés frakció sikeres előkészítését, de Leloir mestersége, az egyik erőssége, ötletes és pénztakarékos megoldást nyújtott az akadályra, amikor több autó belső csövét fagyasztó keverékkel töltött egy régi szíjtárcsával hajtott centrifuga köré. Gyakorlati találékonysága rendkívül hasznos volt egy olyan országban, mint Argentína, ahol a kutatási alapok gyakran szűkösek voltak.

a Leloir által ezekben az években kezelt második probléma a rosszindulatú vese magas vérnyomása volt. Tanulmányát Mu-val, Eduardo Braun Menendezzel és Juan C. Fasciolóval együttműködve folytatta. Akkor ismert volt, hogy a kutyák veseartériájának összehúzódása állandó hipertóniát eredményezett. A Fasciolo ezután kimutatta, hogy a vérnyomás emelkedése egy összehúzódott vese normál kutyába történő oltásából is származik, ami azt jelzi, hogy a hatás egy olyan anyagnak köszönhető, amelyet a kezelt vese a vérbe választ ki. A csoport egyik korai megállapítása az volt, hogy egy összehúzódott vese vizes aceton kivonata képes volt a vérnyomás átmeneti emelkedésére. A vizes acetonban oldódó anyag különbözött a renintől, egy már ismert nyomóanyagtól, amelyet a vesékből is ki lehet vonni. Leloir és munkatársai akkor azt találták, hogy a renin (proteáz) vérplazmával (amely tartalmazta az úgynevezett angiotenzinogént) a vizes acetonban oldódó nyomóanyagot (ma angiotenzin). Leloir biokémiai ismerete alapvető volt ezekben az eredményekben.

Nukleotid Cukrok . Argentína 1943-ban katonai államcsínyt élt át Argentínában. Nem sokkal később Houssay sok más fontos személyiséggel együtt nyilvános levelet küldött a hatóságoknak, amelyben követelték, hogy térjenek vissza az ” alkotmányos normalitáshoz, a hatékony demokráciához és az amerikai szolidaritáshoz.”Az” amerikai szolidaritás ” eufemizmus volt, hogy Argentínát a szövetségesekkel a második világháborúban támogatta. az új kormány, amely bizonyos szimpátiát mutatott a tengely iránt, úgy reagált, hogy elbocsátotta az összes aláírót, aki közalkalmazottként dolgozott. Houssay, mint egyetemi tanár, ebbe a kategóriába esett. Elbocsátását a fiziológiai Intézet tudományos munkatársainak többsége,

Leloir lemondása követte, szolidaritásban Houssay-val. Leloir ezután az Egyesült Államokba utazott, ahol először Ed Hunterrel dolgozott a citromsav képződésén Carl és Gerty Coris laboratóriumában a St. Louis-i Washington Egyetemen, majd David Green-rel (akivel már dolgozott Cambridge-ben) a New York-i Columbia Egyetemen az aminotranszferázok elválasztásáról. 1943-ban Leloir feleségül vette Amelia Zuberbuhlert. Ennek a boldog házasságnak az eredménye egy lány és kilenc unoka volt.

visszatérve Argentínába, Leloir 1945-ben csatlakozott a kísérleti biológiai és Orvostudományi Intézethez, amelyet Buenos Airesben nemrég avattak fel Houssay és a fiziológiai Intézet legtöbb korábbi tagjának fogadására. Leloir ezután munkatársakat kezdett toborozni, amelyek közül az első Ranwel Caputto volt, egy orvos, aki Leloirhoz hasonlóan posztdoktori biokémiai képzést kapott Malcolm Dixonnal a Cambridge-i Egyetem. Ra Evolution trucco mikrobiológust hívták meg legközelebb, mivel a szándék a baktériumok zsírsav-oxidációjának tanulmányozása volt. Carlos Cardini és Alejandro Paladini hamarosan csatlakozott a csoporthoz. Abban az időben Jaime Campomar Textilipari szakember úgy döntött, hogy finanszíroz egy új biokémiai kutatással foglalkozó intézményt, és Houssay-hoz fordult tanácsért az igazgató kiválasztásához. Houssay gyorsan javasolta Leloirt erre a feladatra, utóbbi pedig az Instituto de Investigaciones Bioqu ++micas Fundaci Campomar (biokémiai Kutató Intézet Campomar Alapítvány) igazgatója volt; most az úgynevezett Fundaci universN Instituto Leloir) élete végéig. Az intézetet 1947 novemberében avatták fel egy kicsi, egyszintes, meglehetősen régi házban, amely a Houssay által irányított Intézet szomszédságában volt. Az 1. ábra a kezdeti kutatócsoportot ábrázolja az intézet központi teraszán.

mivel a zsírsav-oxidációval kapcsolatos kísérletek kétes eredményeket hoztak, a csoport úgy döntött, hogy erőfeszítéseit a laktóz szintézisének tanulmányozására fordítja (egy diszacharid, amely galaktózból és glükózból, Gal-ból és Glc-ből áll). Caputto azt állította, hogy dolgozata során képes volt szintetizálni a diszacharidot a glikogén inkubálásával (lásd alább) emlőmirigy-kivonattal. Mivel ezeket az eredményeket nem lehetett megismételni, Leloir javasolta a laktóz lebontásának tanulmányozását, mivel ez a folyamat

információt szolgáltathat a szintetikus útról. Ez az előrejelzés helyesnek bizonyult. Utólag feltételezhető, hogy amit Caputto megfigyelt, valószínűleg a maltóz (egy másik diszacharid, de két glükózt tartalmaz) képződése volt a poliszacharid amilolitikus lebomlásával. A diszacharidok azonosítása abban az időben megbízhatatlan módszereken alapult, mint a fenilhidrazinnal (osazonokkal) való reakció során képződött származékok kristályainak morfológiája.

a tervezett kutatáshoz a csoport úgy döntött, hogy egy élesztőből (Saccharomyces fragilis) származó sejtmentes kivonatot használ, amely szénforrásként laktózra nő. A tudósok először olyan laktázt fedeztek fel, amely a diszacharidot monoszacharid alkotóelemeire bontotta, majd egy galaktokinázt, amely foszforilálta a galaktózt galaktóz-1-foszfáttá (Gal 1-P). Az utolsó vegyület glükóz 6-P-vé (Glc 6-P) történő átalakításához két ismeretlen hőálló tényezőre volt szükség: glükóz 1,6-difoszfát (Glc 1,6 diP) az 1-P glükóz (Glc 1-P) Glc 6-P-vé történő átalakításához, és uridin-difoszfát glükóz (UDP-Glc) a Gal 1-p GLC 1-p-vé történő átalakításához.az UDP-Glc szerkezetének meghatározása valódi tour de force volt, tekintettel a rendelkezésre álló reagensek és berendezések minimális mennyiségére. Megállapították, hogy a vegyületnek két foszfátonként egy Glc maradéka van, és az ultraibolya fényben abszorbeálódik, de az abszorpciós spektrum ismeretlen anyagé volt (addigra csak az adenozint tartalmazó vegyületek spektruma volt ismert). Egy nap Caputto izgatott állapotban érkezett az intézetbe, a Journal of Biological Chemistry utolsó számát hordozva, amely az egyik cikkben az uridin spektrumát ábrázolja, amely egybeesett az új anyagéval. A 2. ábra egy Leloir által rajzolt rajzfilm, amely bemutatja a csoport hangulatát az UDP-Glc szerkezetének megoldása előtt.

az ún. Leloir-út ekkor a következőképpen ábrázolható:

Gal + ATP xhamster1-P + ADP1508>

gal 1-P1508>

Glc1-P 6-p

ahol az UDP-Gal az uridin-difoszfát-galaktózt jelenti.

az UDP-Glc volt az első nukleotidcukor, amelyet leírtak, és az útvonal megmutatja ezen új vegyületek első szerepét, hogy részt vesznek a monoszacharidok interkonverziójában. A fent leírt esetben az UDP-Gal UDP-Glc-vé történő átalakításához nad (nikotinamid-adenin-dinukleotid) szükséges, mivel az OH csoport inverziója a C4-ben oxidoredukciós reakcióval megy végbe. Ezenkívül az út leírása teljes magyarázatot adott a galaktozémiára, egy emberi veleszületett betegségre, amelyet a galaktóz metabolizmusának képtelensége jellemez. A legtöbb betegnél hiányzik a fent bemutatott második reakcióban részt vevő enzim, míg a betegség enyhébb formájában a galaktokináz a hiányos enzim.

amint arról Leloir és munkatársai is beszámoltak, a nukleotidcukor-szintézis általános útja a következőképpen ábrázolható:

NTP + 1 – P monoszacharid + PP

ahol az NTP a nukleozid-trifoszfátokat (ATP, UTP, GTP és CTP), a PP pedig a pirofoszfátot jelenti. A ma ismert közel száz nukleotidcukor közül többet (GDP-Man, UDP-GlcNAc, UDP-GalNAc és ADP-Glc) Leloir és munkatársai írtak le először.

felvetődött a kérdés, hogy az UDP-Glc-nek van-e további szerepe a monosaccha-ride interkonverzióban való részvétel mellett, mert az UDP-Glc-t olyan élesztőtörzsekben is kimutatták, amelyek nem képesek galaktózt használni a növekedéshez. Az UDP-Glc mennyiségi meghatározására (a Gal 1-P gyorsulása Glc 1-P transzformációvá) alkalmazott módszer bizonyítékot szolgáltatott a nukleotid cukrok második szerepére, amely a monoszacharid transzfer reakciókban köztitermékek. Az élesztőkivonattal inkubált UDP-Glc eltűnése nagyobb sebességgel ment végbe hozzáadott Glc 6-p jelenlétében. Ezt a hatást Leloir és egy új munkatársa, Enrico Cabb gyorsan nyomon követte a treahalóz 6-P. képződéséhez (a trehalóz egy diszacharid, amely két glükózból áll, különbözik a maltóztól.) A reakció akkor a következőképpen írható le:

UDP-Glc + glükóz 6-p 6-p ~ trehalóz 6-P + UDP

hasonlóképpen, nem sokkal azután, hogy Leloir leírta a szacharóz 6-P szintézisét (a szacharóz a napi cukorunk kifinomult neve, amely két monoszacharidból, Glc-ből és fruktózból áll), búzacsíra kivonatok felhasználásával:

UDP-Glc + fruktóz 6-p ~ ~ szacharóz 6-P + UDP.

érdekes módon a laktóz szintézisét, amely a projekt első célja volt, nem Leloir és munkatársai írták le, hanem 1961-ben Winifred M. Watkins és W. Z. Hassid, akik emlőmirigy-kivonatokkal dolgoztak (“a laktóz szintézise tengerimalac és szarvasmarha emlőmirigyekből származó szemcsés enzimkészítményekkel”). A következőképpen jár el:

UDP-Gal + Glc .. laktóz + UDP

a glikogén egy tartalék poliszacharid, amelyet számos glükózegység alkot, amelyek különféle organizmusokban vannak jelen, a baktériumoktól az emlősökig. A növényeknek ezenkívül van egy másik poliszacharidja (keményítő), amely szerkezetileg szorosan kapcsolódik a glikogénhez. Az 1930-as évek végén és az 1940-es évek elején Carl és Gerty Cori egy cikksorozatban leírták a Glc 1-P inkubálását emlős sejtkivonattal, ami glikogénszintézist eredményezett a következő (reverzibilis) reakció szerint:

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

ahol a (Glc)n az n GLC molekulákat tartalmazó glikogént jelenti. A résztvevő enzimet (glikogén-foszforiláz) kristályosítottuk. Sok éven át ezt vették a glikogén szintézis útjának, bár hamarosan megjelentek néhány ellentmondó jelentés. Például az adrenalin alkalmazása állatokon, ami foszforiláz aktiválódást eredményezett, glikogén lebomláshoz vezetett, nem glikogén szintézishez. Sőt, az élő szövetek P-szintje azt sugallta, hogy az egyensúly jobbról balra tolódott a fenti egyenletben. 1957-ben Leloir és Cardini “a glikogén bioszintézise az uridin-difoszfát glükózból” című könyvében arról számolt be, hogy az UDP-Glc inkubálása emlős sejtkivonattal glikogén szintézisét eredményezte. A szintetikus reakció ekkor a következő volt:

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

az érintett enzim (glikogén-szintetáz) aktivitását erősen szabályozottnak találták, hogy lehetővé tegye a polimer felhalmozódását bőség idején, lebomlását pedig szükség esetén.

Változó Idők: 1958-1970 . Jaime Campomar 1956-ban halt meg, és mivel örökösei úgy döntöttek, hogy megszüntetik az intézet finanszírozását, Leloir majdnem úgy döntött, hogy végleg bezárja. Szerencsére azonban egy sor esemény segített visszatartani Leloirt egy ilyen drasztikus döntés meghozatalától. Először is, Leloir Nagyvonalú támogatást kért és kapott az Egyesült Államok Nemzeti Egészségügyi Intézeteitől. Másodszor, Juan Peron tábornok kormánya, amely nem volt barátságos a felsőoktatás és a kutatás iránt, 1955-ben leváltották. Az új kormány visszaállította az állami egyetemek autonómiáját, és létrehozta a Nemzeti Kutatási tanácsot, egy olyan intézményt, amely forrásokat biztosított a kutatáshoz és a teljes munkaidős pozíciókhoz. Houssay lett az első elnöke, és ezt a posztot 1971-ben bekövetkezett haláláig töltötte be. A Leloir Intézetének otthont adó épület szinte teljesen romos volt. (Saját kezével épített egy sor belső csatornát, hogy megakadályozza, hogy a szivárgó esővíz károsítsa a könyvtár folyóiratait és könyveit.) A posztperonista kormány azonban egy sokkal nagyobb épületet ajánlott fel Leloirnak (az egykori apáca iskola), és mind ő, mind Houssay áthelyezték intézményeiket. Ezenkívül 1958-ban gyümölcsöző kapcsolat alakult ki a Leloir Instituto de Investigaciones Bioqu Enterprises Fundaci Campomar és a Buenos Aires-i Egyetem Tudományos iskolája között. Leloirt az egyetem tudományos Iskolájának kutatóprofesszorává nevezték ki.

Leloir az új épületben töltött első éveket a glikogén szintetáz metabolitok (főleg Glc 6-P) általi szabályozásának, valamint a foszforiláció és defoszforiláció által kiváltott aktív és inaktív formák közötti interkonverziónak szentelte. Azt is megállapította, hogy a keményítő szintézisének prekurzora nem UDP-Glc volt, hanem egy új nukleotidcukor, adenozin-difoszfát-glükóz (ADP-Glc). Mivel az UDP-Glc sejtmentes vizsgálatokban a glükóz gyenge beépülését mutatta a poliszacharidba, számos szintetikus nukleotidcukrot kipróbált, és megállapította, hogy az ADP-Glc messze a legjobb prekurzor. Ezután izolálta a vegyületet természetes forrásokból (csemegekukorica). Egy másik probléma, amely felkeltette Leloir figyelmét, a nagy molekulatömegű (részecske) glikogén szintézise volt. Megállapította, hogy a kémcsőben szintetizált poliszacharidot vagy a GLC 1-P glikogén-foszforilázával, vagy az UDP-Glc glikogén-szintetázával differenciáltan lebontották egy sor fizikai és kémiai kezeléssel. Az a tény, hogy a kémcsőben az UDP-Glc-ből származó szintetáz által alkotott poliszacharid a natív molekulákéval azonos bomlási jellemzőket mutatott, egyértelműen bizonyította, hogy az UDP-Glc volt az igazi glikogén prekurzor in vivo.

a Nobel-Díj és utána . Október 20-án 1970-ben a Svéd Tudományos Akadémia bejelentette odaítélése a kémiai Nobel-díjat Luis F. Leloir az ő felfedezése a cukor nukleotidok és szerepük a bioszintézis a szénhidrátok. Addigra már elkezdte, mi lesz az utolsó nagy hozzájárulása a biokémiához.

Phillips Robbins a Massachusetts Institute of Technology-tól és Jack Strominger a Harvard Egyetemen az 1960 – as évek közepén megállapította, hogy a lipidhez kötött mono-és oligoszacharidok bioszintetikus intermedierként viselkednek a nukleotid cukrok és a baktérium sejtfalának több poliszacharid komponense között. A lipidrészt poliprenol (undekaprenol) foszfátként azonosították. Leloir ezután leírta, hogy a patkány májmembránok UDP-Glc-vel történő inkubálása dolichol-P-Glc képződését eredményezte, a dolichol egy poliprenol, amely 20-21 izoprén egységet tartalmaz emlős sejtekben. A dolichol – P-Glc további inkubálása a monoszacharid átviteléhez vezetett egy olyan vegyülethez, amelyet kísérletileg dolichol-P-P-oligoszacharidként azonosítottak (később kimutatták, hogy GlcNAc2 Man9 Glc3). Ennek az utolsó lipidszármazéknak a membránokkal történő további inkubálása az egész oligoszacharid fehérjékbe történő átvitelét eredményezte. A Leloir így megalapozta az eukarióta sejtekben a glikoproteinek szintéziséhez vezető utat, és az első bizonyítékot szolgáltatta arra vonatkozóan, hogy a fehérjéhez kapcsolt oligoszacharidot feldolgozták (azaz a monoszacharidokat mind eltávolították, mind hozzáadták).

1978-ban Buenos Aires polgármestere adományozott földet, és létrehozott és elnökölt egy bizottságot, hogy összegyűjtse az új épület építéséhez szükséges forrásokat. A végén egyenlő összegű állami és magánpénztárak érkeztek. Az új helyiségbe való költözés 1983 decemberében történt. Leloir négy évig folytatta a kutatást.

Leloir az ember . Leloir egy régi és gazdag Argentin családhoz tartozott, amely körülmény lehetővé tette számára, hogy teljes idejét az alapkutatásnak szentelje, amikor az ilyen törekvések finanszírozása szinte nem létezett az országban. Személyesen fedezte az intézet könyvtárában kapott tudományos folyóiratok legtöbb előfizetését, és teljes mértékben az intézetnek adományozta a Buenos Aires-i Egyetem kutatóprofesszorának fizetését. Leloir alacsony profilú személyiséggel rendelkezett; kerülte a nyilvános leleplezést, és rendkívül finom és remek humorérzéket mutatott. Leloir kemény munkás volt, aki néhány évvel azelőtt, hogy elhunyt, folytatta a munkát a padon. A kutatás számára a legjobb hobbi volt. (Soha nem volt saját irodája, ehelyett látogatókat fogadott és intézeti papírmunkát végzett a laboratóriumban.) Rendkívül udvarias volt, és mindenkivel, társadalmi helyzetétől függetlenül, ugyanolyan igénytelen módon bánt. Nyugodt személyisége volt, és csak akkor mutatott némi kellemetlenséget, ha valaki durván viselkedett vagy rossz modort mutatott. Leloir személyisége nagyban hozzájárult a csoportjában vagy Intézetében végzett munka jelentős öröméhez.

bibliográfia

Leloir

művei Carlos E. Cardinival. “A glikogén bioszintézise uridin-difoszfát-glükózból.”Az Amerikai Kémiai Társaság folyóirata 79 (1957): 6340-6341.

” két évtizedes kutatás a szacharidok Bioszintéziséről.”Tudomány 172 (25 Június 1971): 1299-1303. Leloir Nobel-előadásának szövege.

” poliszacharidok bioszintézise Buenos Aires-ből.”In Biochemistry of the Glycosidic Linkage, szerkesztette Romano Piras és Horacio G. Pontis. New York: Academic Press, 1972.

“messze és régen.”A biokémia éves áttekintése 52 (1983): 1-15.

egyéb források

Cabbib, Enrico. “A Cukornukleotidok kutatása megtiszteltetést jelent az argentin biokémikusnak.”Tudomány 170 (6 November 1970): 608-609.

Cori, Carl F.; Gerty T. Cori; és Albert H. Hegnauer. “Izomglikogén reszintézise Hexoszemonofoszfátból.”Biológiai kémiai folyóirat 120 (1937): 193-202.

Cori, Gerty T.; Carl F. Cori; és Gerhard Schmidt. “A glükóz-1-foszfát szerepe a vércukorszint kialakulásában és a glikogén szintézisében a májban.”A biológiai kémiai folyóirat 129 (1939): 629-639.

Cori, Gerty T. és Carl F. Cori. “Kristályos Izomfoszforiláz: IV. glikogén képződése.”Biológiai kémiai folyóirat 151 (1943): 57-63.

Kresge, Nicole; Robert D. Simoni; és Robert L. Hill. “Luis F. Leloir és a szacharidok bioszintézise.”Biológiai kémiai folyóirat 280 (május 13, 2005): 158-160.

Myrb Xhamck, Karl. “A kémiai Nobel-Díj bemutatása 1970.”A Les prix Nobel en 1970-ben, szerkesztette Wilhelm Odelberg. Stockholm, Svédország: Nobel Alapítvány, 1971.

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

Watkins, Winifred M. és William Z. Hassid. “A laktóz szintézise szemcsés enzimkészítményekkel Tengerimalacokból és szarvasmarha emlőmirigyekből.”Biológiai kémiai folyóirat 237 (1962): 1432-1440.

Armando J. Parodi