Wedstrijden in Congo-Brazzaville

(B. Parijs, Frankrijk, 6 September 1906; d. Buenos Aires, Argentinië, 2 December 1987),

biochemie, nucleotide suikers, oligoand polysaccharide synthese.Leloir ontving in 1970 de Nobelprijs voor de Scheikunde voor zijn ontdekking van nucleotidesuikers en de rol van deze verbindingen in de interconversie van monosachariden en als voorlopers in de synthese van oligo – en polysachariden. Zijn vele bijdragen aan de biochemie omvatten ook de eerste beschrijving van vetzuuroxidatie in een celvrij systeem, van angiotensinogeen en zijn omzetting in angiotensine bij incubatie met rennine, en de rol van lipide-gebonden sachariden als tussenproducten in eiwitglycosylatie.

medische en biochemische opleiding . Luis F. Leloir werd geboren in Parijs, Frankrijk. Zijn Argentijnse ouders reisden naar de Franse hoofdstad op zoek naar medische behandeling voor de vader, een advocaat die nooit zijn vak beoefend. Twee jaar later nam zijn moeder (zijn vader stierf voor Leloir ‘ s geboorte) hem mee naar Buenos Aires. Hij studeerde geneeskunde aan de Universiteit van Buenos Aires en werd in 1932 arts. Van 1932-1934 was hij internist in het Universitair Ziekenhuis terwijl hij het experimentele werk deed voor zijn proefschrift onder leiding van Bernardo A. Houssay. Houssay was directeur van het Instituut voor Fysiologie van de Universiteit van Buenos Aires en had opmerkelijke studies uitgevoerd over de rol van de hypofyse op koolhydraatmetabolisme waarvoor hij de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde ontving in 1947. Leloir ’s proefschrift,” de bijnier en koolhydraten, ” ontving de 1934 School Of Medicine award voor de beste thesis. In 1935 ging Leloir naar het biochemisch laboratorium van Sir Frederick Gowland Hopkins aan de Universiteit van Cambridge voor een postdoctorale opleiding in de biochemie. In het Verenigd Koninkrijk raakte Leloir vertrouwd met de huidige biochemische technieken.

vetzuuroxidatie en hypertensie . Terug in Buenos Aires hervatte Leloir zijn werk aan het Instituut voor Fysiologie en ging hij in de jaren 1937 tot 1942 twee projecten (vetzuuroxidatie en hypertensie) aan. Met Juan M. Muñoz bestudeerde hij het metabolisme van ethanol en vetzuren. In een reeks papers rapporteerden zij dat een deeltjesfractie verkregen uit leverhomogenaten, indien aangevuld met een tetracarbon dicarbonzuur, cytochroom C, en adenosine monofosfaat, in staat was om oxidatie van vetzuren te ondersteunen. Dit was een opmerkelijke bijdrage, aangezien tot toen men geloofde dat het proces celintegriteit vereiste. Het ontbreken van een gekoelde centrifuge gefrustreerd bijna de succesvolle voorbereiding van de deeltjesfractie, maar Leloir ‘ s vakmanschap, een van zijn sterke punten, leverde een ingenieuze en geldbesparende oplossing voor het obstakel als hij wikkelde verschillende auto binnenbanden gevuld met vriesmengsel rond een oude katrol-aangedreven centrifuge. Zijn praktische vindingrijkheid was zeer nuttig in een land als Argentinië, waar onderzoeksgelden vaak schaars waren.

het tweede probleem dat Leloir in die jaren aanpakte, was dat van maligne renale hypertensie. Zijn studie werd uitgevoerd in samenwerking met Muñoz, Eduardo Braun Menendez en Juan C. Fasciolo. Het was toen bekend dat vernauwing van de nierslagader van honden resulteerde in permanente hypertensie. Fasciolo toonde vervolgens aan dat een verhoging van de bloeddruk ook het gevolg was van enten van een vernauwde nier in een normale hond, wat aangeeft dat het effect te wijten was aan een stof die de behandelde nier afgescheiden aan het bloed. Een vroege bevinding van de groep was dat een waterig acetonextract van een vernauwde nier in staat was om een voorbijgaande verhoging van de bloeddruk te produceren. De waterige in aceton oplosbare stof verschilde van renine, een reeds bekende pressorstof die ook uit de nieren kon worden geëxtraheerd. Leloir en collega ‘ s vonden toen dat de incubatie van renine (een protease) met bloedplasma (dat bevatte wat nu angiotensinogeen wordt genoemd) de pressorsubstantie oplosbaar in waterige aceton (nu genoemd angiotensine) produceerde. Leloir ‘ s kennis van de biochemie was fundamenteel in deze bevindingen.

Nucleotidesuikers . Argentinië onderging een militaire staatsgreep in Argentinië in 1943. Kort daarna stuurde Houssay, samen met vele andere belangrijke persoonlijkheden, een openbare brief naar de autoriteiten waarin hij een terugkeer eiste naar “constitutionele normaliteit, effectieve democratie en Amerikaanse solidariteit.””Amerikaanse solidariteit” was een eufemisme voor het kiezen van Argentinië met de geallieerden in de Tweede Wereldoorlog. de nieuwe regering, die een zekere sympathie had met de as, reageerde door alle ondertekenaars die publieke werknemers waren te ontslaan. Houssay, als hoogleraar aan de universiteit, viel in deze categorie. Zijn ontslag werd gevolgd door het ontslag van het grootste deel van de wetenschappelijke staf van het Instituut voor Fysiologie, waaronder Leloir, uit solidariteit met Houssay. Leloir reisde vervolgens naar de Verenigde Staten, waar hij eerst werkte met Ed Hunter aan de vorming van citroenzuur in Carl en Gerty Coris ‘ laboratorium aan de Washington University in St.Louis en vervolgens met David Green (met wie hij al in Cambridge had gewerkt) aan de Columbia University in New York City aan de scheiding van aminotransferasen. In 1943 trouwde Leloir met Amelia Zuberbuhler. De uitkomst van dit gelukkige huwelijk was een dochter en negen kleinkinderen.Leloir keerde terug naar Argentinië en sloot zich in 1945 aan bij het Institute of Experimental Biology and Medicine, dat onlangs in Buenos Aires werd ingehuldigd als gastheer van Houssay en de meeste voormalige leden van het Institute of Physiology. Leloir begon vervolgens medewerkers te werven, de eerste was Ranwel Caputto, een arts die, net als Leloir, een postdoctorale opleiding in biochemie had gevolgd bij Malcolm Dixon aan de Universiteit van Cambridge. Raúl Trucco, microbioloog, werd als volgende uitgenodigd, omdat het de bedoeling was om vetzuuroxidatie in bacteriën te bestuderen. Carlos Cardini en Alejandro Paladini kwamen al snel bij de groep. Op dat moment Jaime Campomar, een Textiel-industrieel, had besloten om een nieuwe instelling gewijd aan biochemisch onderzoek te financieren en benaderde Houssay voor advies over de keuze van de directeur. Houssay stelde Leloir al snel voor, en de laatste zou directeur worden van het Instituto de Investigaciones Bioquímicas Fundación Campomar (Instituut voor biochemisch onderzoek Campomar Foundation).; nu de Fundación Instituto Leloir genoemd) voor de rest van zijn leven. Het instituut werd ingehuldigd in november 1947 in een klein, een-verhaal, en vrij oud huis dat grenst aan het instituut onder leiding van Houssay. Figuur 1 toont de initiële onderzoeksgroep op de centrale patio van het Instituut.

omdat experimenten met vetzuuroxidatie dubieuze resultaten opleverden, besloot de groep haar inspanningen te richten op het bestuderen van de synthese van lactose (een disaccharide bestaande uit galactose plus glucose, Gal en Glc, respectievelijk). Caputto beweerde dat hij tijdens zijn proefschrift het disaccharide op incuberend glycogeen (zie hieronder) had kunnen synthetiseren met een borstklierextract. Aangezien deze resultaten niet konden worden herhaald, stelde Leloir voor om in plaats daarvan de afbraak van lactose te bestuderen, aangezien dit proces informatie zou kunnen opleveren over de synthetische route. Deze voorspelling bleek juist te zijn. Achteraf gezien kan worden gespeculeerd dat Caputto waarschijnlijk de vorming van maltose (een ander disaccharide maar met twee glucoses) door amylolytische afbraak van het polysaccharide had waargenomen. Identificatie van disacchariden was op dat moment gebaseerd op onbetrouwbare methoden, zoals de morfologie van de kristallen van derivaten gevormd na reactie met fenylhydrazine (osazones).

voor het geplande onderzoek besloot de groep een celvrij extract te gebruiken dat is afgeleid van een gist (Saccharomyces fragilis) die is aangepast aan lactose als koolstofbron. De wetenschappers ontdekten eerst een lactase die disaccharide aan zijn monosaccharidebestanddelen en dan galactokinase afbrak dat galactose aan galactose 1-fosfaat (Gal 1-P) phosphorylated. De conversie van de laatste verbinding naar glucose 6-P (Glc 6-P) vereiste twee onbekende thermostabiele factoren: glucose 1,6 difosfaat (Glc 1,6 diP) voor de conversie van glucose 1-P (Glc 1-P) naar Glc 6-p, en uridinedifosfaat glucose (UDP-Glc) voor de conversie van Gal 1-P naar Glc 1-P. Het bepalen van de structuur van UDP-Glc was een echte tour de force, gezien de minimale hoeveelheden reagentia en apparatuur beschikbaar. Zij stelden vast dat de verbinding één Glc-residu per twee fosfaten had en dat het in het ultraviolet licht werd geabsorbeerd, maar het absorptiespectrum was dat van een onbekende stof (alleen spectra van adenosine-bevattende verbindingen waren toen bekend). Op een dag kwam Caputto opgewonden naar het instituut met het laatste nummer van het Journal of Biological Chemistry waarin in een van de artikelen het spectrum van uridine werd afgebeeld, dat samenviel met dat van de nieuwe stof. Figuur 2 is een cartoon getekend door Leloir die de stemming van de groep laat zien voordat de structuur van UDP-Glc wordt opgelost.

de zogenaamde Leloir-route kan dan worden weergegeven als:

Gal + ATP → Gal 1-P + ADP

Gal 1-P + UDP-Glc → UDP-Gal + Glc 1-P

UDP-Gal ← UDP-Glc

Glc 1-P → Glc 6-P

waar UDP-Gal staat voor uridinedifosfaat galactose.

UDP-Glc was de eerste nucleotidesuiker die werd beschreven, en de pathway toont de eerste rol van deze nieuwe verbindingen, die van het betrokken zijn bij monosaccharide interconversie. In het hierboven beschreven geval bleek voor omzetting van UDP-Gal naar UDP-Glc NAD (nicotinamide adenine dinucleotide) nodig te zijn als inversie van de OH-groep in C4 door een oxidoreductiereactie. Bovendien, de beschrijving van de weg verstrekt een volledige verklaring van galactosemia, een menselijke aangeboren ziekte die door het onvermogen wordt gekenmerkt om galactose te metaboliseren. De meeste patiënten zijn deficiënt in het enzym betrokken bij de tweede reactie hierboven afgebeeld, terwijl in een mildere vorm van de ziekte, galactokinase het deficiënte enzym is.

zoals ook gemeld door Leloir en medewerkers, kan de Algemene route voor de synthese van nucleotidesuikers worden weergegeven als:

NTP + monosaccharide 1-P → NDP – monosaccharide + PP

waar NTP staat voor nucleoside trifosfaten (ATP, UTP, GTP en CTP) en PP voor pyrofosfaat. Van de bijna honderd nucleotide suikers die nu bekend zijn, zijn er een aantal (GDP-Man, UDP-GlcNAc, UDP-GalNAc en ADP-Glc) voor het eerst beschreven door Leloir en collega ‘ s.

de vraag of UDP-Glc naast die van betrokkenheid bij monosaccha-ride interconversie een extra rol speelde, werd opgeworpen omdat UDP-Glc ook werd gedetecteerd bij giststammen die geen galactose voor de groei konden gebruiken. De methode die vervolgens werd gebruikt voor UDP-Glc kwantificering (versnelling van gal 1-P naar GLC 1-p transformatie) leverde bewijs voor een tweede rol van nucleotidesuikers, die van intermediaten in monosaccharide overdracht reacties. Het verdwijnen van UDP-Glc geïncubeerd met een gistextract verliep in een hoger tempo in aanwezigheid van toegevoegde Glc 6-P. Dit effect werd al snel herleid door Leloir en een nieuwe medewerker, Enrico Cabib, tot de vorming van trehalose 6-P. (Trehalose is een disaccharide samengesteld uit twee glucoses, verschillend van maltose.) De reactie kan dan worden beschreven als:

UDP-Glc + glucose 6-P → trehalose 6-P + UDP

kort nadat Leloir de synthese van sucrose 6-P beschreef (sucrose is een verfijnde naam voor onze dagelijkse suiker, samengesteld uit twee monosachariden, Glc en fructose), met behulp van tarwekiemextracten:

UDP-Glc + fructose 6-P → sucrose 6-P + UDP.Vreemd genoeg werd de synthese van lactose, die het eerste doel van het project was, niet beschreven door Leloir en zijn collega ‘ s, maar in 1961 door Winifred M. Watkins en W. Z. Hassid, werkend met borstklierextracten (“the Synthesis of Lactose by Particulate Enzyme Preparations from cavia and Bovine Mammary klieren”). Het gaat als volgt te werk:

UDP-Gal + Glc → lactose + UDP

glycogeen is een reservepolysaccharide gevormd door vele glucose-eenheden aanwezig in een verscheidenheid van organismen, van bacteriën tot zoogdieren. Planten hebben, bovendien, een andere polysaccharide (zetmeel) structureel nauw verwant aan glycogeen. In de late jaren 1930 en vroege jaren 1940 beschreven Carl en Gerty Cori in een reeks artikelen de incubatie van Glc 1-P met een zoogdiercelextract, resulterend in glycogeensynthese volgens de volgende (reversibele) reactie:

Glc 1-P + (Glc)n ← (Glc)n+1 + p

waarbij (Glc)n staat voor glycogeen bevattende n Glc-moleculen. Het deelnemende enzym (glycogeenfosforylase) werd gekristalliseerd. Gedurende vele jaren werd dit als weg van glycogeensynthese genomen, hoewel sommige tegenstrijdige rapporten spoedig verschenen. Bijvoorbeeld, leidde de toepassing van adrenaline aan dieren, die in phosphorylaseactivering resulteerde, tot glycogeendegradatie, niet tot glycogeensynthese. Bovendien suggereerden de P-niveaus in levende weefsels dat het evenwicht in de bovenstaande vergelijking van rechts naar links werd verplaatst. In 1957 rapporteerden Leloir en Cardini in “biosynthese van glycogeen uit Uridinedifosfaat Glucose” dat incubatie van UDP-Glc met een zoogdiercelextract resulteerde in de synthese van glycogeen. De synthetische reactie was toen:

UDP-Glc + (Glc)n → (Glc) n+1 + UDP.

de activiteit van het betrokken enzym (glycogeensynthetase) bleek sterk gereguleerd te zijn om accumulatie van het polymeer in tijden van overvloed en afbraak in tijden van nood mogelijk te maken.

Veranderingstijden: 1958-1970 . Jaime Campomar stierf in 1956, en toen zijn erfgenamen besloten om de financiering van het instituut te staken, besloot Leloir bijna om het voorgoed te sluiten. Gelukkig heeft een reeks gebeurtenissen Leloir ervan weerhouden zo ‘ n drastische beslissing te nemen. In de eerste plaats heeft Leloir een genereuze subsidie aangevraagd en ontvangen van de National Institutes of Health in de Verenigde Staten. Ten tweede, de regering van generaal Juan Peron, die niet vriendelijk was voor het hoger onderwijs en onderzoek, werd afgezet in 1955. De nieuwe regering herstelde de autonomie van de openbare universiteiten en richtte de National Research Council op, een instelling die geld beschikbaar stelde voor onderzoek en fulltime functies. Houssay werd de eerste president en bekleedde die functie tot zijn dood in 1971. Het gebouw waar het Instituut van Leloir gehuisvest was, was bijna volledig vervallen. (Hij had met eigen handen een reeks interieurkanalen gebouwd om te voorkomen dat regenwater lekte en tijdschriften en boeken in de bibliotheek beschadigden. De post-Peronistische regering bood Leloir echter een veel groter gebouw aan (een voormalige nonnenschool), en zowel hij als Houssay verplaatsten hun instituten erin. Daarnaast werd in 1958 een vruchtbare associatie tot stand gebracht tussen Leloir ‘ s Instituto de Investigaciones Bioquímicas Fundación Campomar en de School of Sciences van de Universiteit van Buenos Aires. Leloir werd benoemd tot hoogleraar aan de Universiteit van de School of Sciences.Leloir besteedde de eerste jaren in het nieuwe gebouw aan de studie van de regulatie van glycogeensynthetase door metabolieten (voornamelijk door Glc 6-P) en door interconversie tussen actieve en inactieve vormen veroorzaakt door fosforylering en defosforylering. Hij stelde ook vast dat de voorloper in de synthese van zetmeel niet UDP-Glc was, maar een nieuwe nucleotidesuiker, adenosinedifosfaat glucose (ADP-Glc). Aangezien UDP-Glc een slechte incorporatie van glucose in polysaccharide in cel-vrije analyses toonde, probeerde hij verscheidene synthetische nucleotidesuikers en vond dat ADP-Glc verreweg de beste precursor was. Vervolgens isoleerde hij de verbinding uit natuurlijke bronnen (suikermaïs). Een ander probleem dat Leloir ‘ s aandacht trok was de synthese van hoog moleculair gewicht (fijnstof) glycogeen. Hij vond dat de polysaccharide gesynthetiseerd in de reageerbuis hetzij door glycogeenfosforylase van Glc 1-P of door glycogeensynthetase van UDP-Glc verschillend werd afgebroken door een reeks fysische en chemische behandelingen. Het feit dat de polysaccharide gevormd door de synthetase uit UDP-Glc in de reageerbuis ontledingseigenschappen vertoonde die identiek waren aan die van de inheemse moleculen, was een definitief bewijs dat UDP-Glc de ware glycogeenprecursor in vivo was.

de Nobelprijs en daarna . Op 20 oktober 1970 kondigde de Zweedse Academie van Wetenschappen de toekenning van de Nobelprijs voor de scheikunde aan Luis F. Leloir aan voor zijn ontdekking van suikernucleotiden en hun rol in de biosynthese van koolhydraten. Tegen die tijd was hij al begonnen met wat zijn laatste grote bijdrage aan de biochemie zou worden.Phillips Robbins van het Massachusetts Institute of Technology en Jack Strominger van de Harvard University hadden in het midden van de jaren zestig vastgesteld dat lipidegebonden mono-en oligosachariden zich gedroegen als biosynthetische tussenproducten tussen nucleotidesuikers en verschillende polysacharidecomponenten van de bacteriële celwand. Het lipidedeel werd geïdentificeerd als een polyprenol (undecaprenol) fosfaat. Leloir beschreef vervolgens hoe de incubatie van rattenlevermembranen met UDP-Glc resulteerde in de vorming van dolichol-P-Glc, dolichol is een polyprenol met 20-21 isopreen-eenheden in zoogdiercellen. Verdere incubatie van dolichol-P-Glc leidde tot de overdracht van het monosacharide naar een verbinding die voorlopig geïdentificeerd werd als dolichol-p-p-oligosacharide (later bleek het GlcNAc2 Man9 Glc3 te zijn). Verdere incubatie van dit laatste lipidederivaat met de membranen resulteerde in de overdracht van het gehele oligosaccharide aan proteã nen. Leloir stelde aldus de basis van de weg vast die tot de synthese van glycoproteã nen in eukaryotic cellen leiden en verstrekte ook het eerste bewijsmateriaal dat erop wijst dat de eiwit-verbonden oligosaccharide werd verwerkt (d.w.z., dat monosaccharides zowel uit het werden verwijderd als aan het werden toegevoegd).In 1978 schonk de burgemeester van de stad Buenos Aires grond en vormde en leidde hij een comité om geld in te zamelen voor de bouw van een nieuw gebouw. Uiteindelijk werden evenveel publieke en particuliere middelen ontvangen. De verhuizing naar het nieuwe gebouw vond plaats in December 1983. Leloir zou daar vier jaar onderzoek blijven doen.

Leloir de Man . Leloir behoorde tot een oude en rijke Argentijnse familie, een omstandigheid die hem in staat stelde om zijn tijd volledig te besteden aan fundamenteel onderzoek wanneer de financiering voor dergelijke inspanningen was bijna onbestaande in het land. Hij betaalde persoonlijk de meeste abonnementen van wetenschappelijke tijdschriften die hij ontving in de bibliotheek van het Instituut en doneerde zijn salaris als hoogleraar aan de Universiteit van Buenos Aires volledig aan het Instituut. Leloir had een laag profiel persoonlijkheid; hij vermeed publieke blootstelling en toonde een uiterst subtiel en voortreffelijk gevoel voor humor. Leloir was een harde werker die tot een paar jaar voor zijn dood aan het werk was gebleven. Onderzoek was voor hem de beste hobby ‘ s. (Hij had nooit een prive-kantoor, in plaats van het ontvangen van bezoekers en het doen van het Instituut papierwerk in het laboratorium. Hij was uiterst hoffelijk en behandelde iedereen, onafhankelijk van hun sociale positie, op dezelfde bescheiden manier. Hij had een kalme persoonlijkheid en toonde alleen een mate van ongemak als iemand zich onbeschoft gedroeg of slechte manieren toonde. Leloir ‘ s persoonlijkheid droeg in grote mate bij aan het aanzienlijke plezier van het werken in zijn groep of zijn instituut.

bibliografie

werken van LELOIR

met Carlos E. Cardini. “Biosynthese van glycogeen uit Uridine difosfaat Glucose.”Journal of the American Chemical Society 79 (1957): 6340-6341.”Two Decades of Research on the biosynthese of Saccharides.”Science 172 (25 Juni 1971): 1299-1303. De tekst van Leloir ‘ s Nobellezing.”Biosynthese of Polysaccharides Seen from Buenos Aires.”In Biochemistry of the Glycosidic Linkage, edited by Romano Piras and Horacio G. Pontis. New York: Academic Press, 1972.

” Far Away and Long Ago.”Annual Review of Biochemistry 52 (1983): 1-15.

andere bronnen

Cabib, Enrico. “Onderzoek naar Suikernucleotiden brengt eer aan Argentijnse biochemicus.”Science 170 (6 November 1970): 608-609.Cori, Carl F.; Gerty T. Cori; and Albert H. Hegnauer. “Resynthese van spier glycogeen uit Hexosemonofosfaat.”Journal of Biological Chemistry 120 (1937): 193-202.

Cori, Gerty T.; Carl F. Cori; en Gerhard Schmidt. “De rol van Glucose-1-fosfaat in de vorming van bloedsuiker en synthese van glycogeen in de lever.”The Journal of Biological Chemistry 129 (1939): 629-639.

Cori, Gerty T., en Carl F. Cori. “Kristallijne spier Phosphorylase: IV.vorming van glycogeen.”Journal of Biological Chemistry 151 (1943): 57-63.

Kresge, Nicole; Robert D. Simoni; en Robert L. Hill. “Luis F. Leloir and the biosynthese of Saccharides.”Journal of Biological Chemistry 280 (13 mei 2005): 158-160.

Myrbäck, Karl. “Presentation Speech of the Nobel Prize in Chemistry 1970.”In Les Prix Nobel en 1970, uitgegeven door Wilhelm Odelberg. Stockholm, Zweden: Nobel Foundation, 1971.Parodi, Armando J. ” Leloir, su Vida y su Ciencia.”Ciencia Hoy 16 (Augustus-September 2006): 23-30.Watkins, Winifred M., and William Z. Hassid. “The Synthesis of Lactose by Particulate Enzyme Preparations from cavia’ s and Bovine melkklieren.”Journal of Biological Chemistry 237 (1962): 1432-1440.

Armando J. Parodi