Leloir, Luis Federico

(B. Paris, Franța, 6 septembrie 1906; d.Buenos Aires, Argentina, 2 decembrie 1987),

biochimie, zaharuri nucleotidice, oligoși sinteza polizaharidelor.

Leloir a primit Premiul Nobel pentru Chimie din 1970 pentru descoperirea zaharurilor nucleotidice și rolul acestor compuși în interconversia monozaharidelor și ca precursori în sinteza oligo – și polizaharidelor. Numeroasele sale contribuții la biochimie includ, de asemenea, prima descriere a oxidării acizilor grași într-un sistem fără celule, a angiotensinogenului și conversia acestuia în angiotensină la incubarea cu rennină și rolul zaharidelor legate de lipide ca intermediari în glicozilarea proteinelor.

pregătire medicală și biochimică . Luis F. Leloir s-a născut la Paris, Franța. Părinții săi Argentinieni călătoriseră în capitala franceză căutând tratament medical pentru tată, un avocat care nu și-a practicat niciodată meseria. Doi ani mai târziu, mama sa (tatăl său a murit înainte de nașterea lui Leloir) l-a dus la Buenos Aires. A studiat medicina la Universitatea din Buenos Aires, devenind medic în 1932. Din 1932-1934 a fost internist la Spitalul Universitar în timp ce făcea munca experimentală pentru teza sa de doctorat sub supravegherea lui Bernardo A. Houssay. Houssay a fost director al Institutului de fiziologie al Universității din Buenos Aires și a efectuat studii remarcabile asupra rolului hipofizei asupra metabolismului carbohidraților pentru care a primit Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină în 1947. Disertația lui Leloir,” glanda suprarenală și carbohidrații”, a primit Premiul școlii de Medicină din 1934 pentru cea mai bună teză. În 1935, Leloir a mers la laboratorul biochimic al lui Sir Frederick Gowland Hopkins de la Universitatea din Cambridge pentru formare postdoctorală în biochimie. În Regatul Unit, Leloir s-a familiarizat cu tehnicile biochimice actuale.

oxidarea acizilor grași și hipertensiunea . Înapoi în Buenos Aires, Leloir și-a reluat activitatea la Institutul de Fiziologie și a abordat două proiecte (oxidarea acizilor grași și hipertensiunea) în anii 1937-1942. Cu Juan M. Mu, el a studiat metabolismul etanolului și acizilor grași. Într-o serie de lucrări, au raportat că o fracțiune de particule obținută din omogenați hepatici, dacă este suplimentată cu un acid dicarboxilic tetracarbon, citocrom C și adenozin monofosfat, a fost capabilă să susțină oxidarea acizilor grași. Aceasta a fost o contribuție remarcabilă, deoarece până atunci se credea că procesul necesită integritate celulară. Lipsa unei centrifuge frigorifice aproape a frustrat pregătirea cu succes a fracției de particule, dar măiestria lui Leloir, unul dintre punctele sale forte, a oferit o soluție ingenioasă și economisitoare de bani obstacolului în timp ce înfășura mai multe tuburi interioare ale mașinii umplute cu amestec de îngheț în jurul unei centrifuge vechi acționate cu scripete. Ingeniozitatea sa practică a fost extrem de utilă într-o țară precum Argentina, unde fondurile de cercetare erau adesea rare.

a doua problemă abordată de Leloir în acei ani a fost cea a hipertensiunii renale maligne. Studiul său a fost realizat în colaborare cu MU Inktoz, Eduardo Braun Menendez, și Juan C. Fasciolo. Se știa atunci că constricția arterei renale a câinilor a dus la hipertensiune arterială permanentă. Fasciolo a arătat apoi că o creștere a tensiunii arteriale a rezultat și din altoirea unui rinichi restrâns într-un câine normal, indicând astfel că efectul s-a datorat unei substanțe pe care rinichiul tratat a secretat-o în sânge. O constatare timpurie a grupului a fost că un extract apos de acetonă dintr-un rinichi constrâns a fost capabil să producă o creștere tranzitorie a tensiunii arteriale. Substanța apoasă solubilă în acetonă a fost diferită de renină, o substanță presor deja cunoscută care ar putea fi extrasă și din rinichi. Leloir și colegii săi au descoperit atunci că incubarea reninei (o protează) cu plasma sanguină (care conținea ceea ce se numește acum angiotensinogen) a produs substanța presoare solubilă în acetonă apoasă (numită acum angiotensină). Cunoștințele lui Leloir despre biochimie au fost fundamentale în aceste descoperiri.

Zaharuri Nucleotidice . Argentina a cunoscut o lovitură de stat militară în Argentina în 1943. Curând după aceea, Houssay, împreună cu multe alte personalități importante, a trimis o scrisoare publică autorităților cerând revenirea la „normalitatea Constituțională, democrația eficientă și solidaritatea Americană.””Solidaritatea americană” a fost un eufemism pentru siding Argentina cu aliații în al doilea Război Mondial. noul guvern, care a avut o anumită simpatie cu axa, a reacționat prin respingerea tuturor semnatarilor care erau angajați publici. Houssay, ca profesor universitar, a intrat în această categorie. Demiterea sa a fost urmată de demisia majorității personalului științific al Institutului de Fiziologie,

Leloir printre ei, în solidaritate cu Houssay. Leloir a călătorit apoi în Statele Unite, unde a lucrat mai întâi cu Ed Hunter la formarea acidului citric la laboratorul lui Carl și Gerty Coris de la Universitatea Washington din St.Louis și apoi cu David Green (cu care lucrase deja la Cambridge) la Universitatea Columbia din New York la separarea aminotransferazelor. În 1943, Leloir s-a căsătorit cu Amelia Zuberbuhler. Rezultatele acestei căsnicii fericite au fost o fiică și nouă nepoți.

revenind în Argentina, Leloir în 1945 afiliat la Institutul de Biologie Experimentală și medicină, care fusese inaugurat recent la Buenos Aires pentru a găzdui Houssay și majoritatea foștilor membri ai Institutului de Fiziologie. Leloir a început apoi să recruteze colaboratori, dintre care primul a fost Ranwel Caputto, un medic care, la fel ca Leloir, primise pregătire postdoctorală în biochimie cu Malcolm Dixon la Universitatea din Cambridge. Ra unkticl Trucco, microbiolog, a fost invitat în continuare, deoarece intenția a fost de a studia oxidarea acizilor grași în bacterii. Carlos Cardini și Alejandro Paladini s-au alăturat curând grupului. La acea vreme, Jaime Campomar, un Industrial textil, a decis să finanțeze o nouă instituție dedicată cercetării biochimice și l-a abordat pe Houssay pentru sfaturi cu privire la alegerea directorului său. Houssay l-a sugerat rapid pe Leloir pentru acest post, iar acesta din urmă urma să fie directorul Institutului de Investigaciones Bioquiqumicas Fundaci al Institutului de Cercetări biochimice Campomar (Institutul de Cercetări biochimice Campomar Foundation; numit acum Fundaci Instituto Leloir ) pentru tot restul vieții sale. Institutul a fost inaugurat în noiembrie 1947 într-o casă mică, cu un etaj și destul de veche, adiacentă Institutului regizat de Houssay. Figura 1 descrie grupul inițial de cercetare de la curtea centrală a Institutului.

deoarece experimentele privind oxidarea acizilor grași au produs rezultate dubioase, grupul a decis să-și schimbe eforturile pentru a studia sinteza lactozei (o dizaharidă compusă din galactoză plus glucoză, Gal și, respectiv, Glc). Caputto a susținut că în timpul lucrării sale de teză a reușit să sintetizeze dizaharida pe incubarea glicogenului (vezi mai jos) cu un extract de glandă mamară. Deoarece aceste rezultate nu au putut fi repetate, Leloir a sugerat studierea degradării lactozei, deoarece acest proces ar putea

să ofere informații despre calea sintetică. Această predicție sa dovedit a fi corectă. În retrospectivă, se poate specula că ceea ce a observat Caputto a fost probabil formarea maltozei (o altă dizaharidă, dar care conține două glucoze) prin degradarea amilolitică a polizaharidei. Identificarea dizaharidelor a fost la acel moment bazată pe metode nesigure, ca morfologia cristalelor derivaților formați la reacția cu fenilhidrazina (osazone).

pentru cercetarea planificată, grupul a decis să utilizeze un extract fără celule derivat dintr-o drojdie (Saccharomyces fragilis) adaptată să crească pe lactoză ca sursă de carbon. Oamenii de știință au detectat mai întâi o lactază care a degradat dizaharida la constituenții săi monozaharidici și apoi o galactokinază care a fosforilat galactoza la galactoză 1-fosfat (Gal 1-P). Conversia ultimului compus în glucoză 6-P (Glc 6-P) a necesitat doi factori termostabili necunoscuți: glucoză 1,6 difosfat (Glc 1,6 diP) pentru conversia glucozei 1-P (Glc 1-P) în Glc 6-P și uridină difosfat glucoză (UDP-Glc) pentru Conversia Gal 1-P în Glc 1-P. determinarea structurii UDP-Glc a fost un adevărat tur de forță, având în vedere cantitățile minime de reactivi și echipamente disponibile. Ei au stabilit că compusul avea un reziduu de Glc la doi fosfați și că se absorbea în lumina ultravioletă, dar spectrul de absorbție era cel al unei substanțe necunoscute (până atunci erau cunoscute doar spectre ale compușilor care conțin adenozină). Într-o zi, Caputto a venit la institut într-o stare emoționată, purtând ultimul număr al Jurnalului de Chimie Biologică care descrie într-unul din articole spectrul uridinei, care a coincis cu cel al noii substanțe. Figura 2 este un desen animat desenat de Leloir care arată starea de spirit a grupului înainte de a rezolva structura UDP-Glc.

așa-numita cale a lui Leloir poate fi apoi reprezentată ca:

Gal + ATP gal 1-p + ADP

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

UDP-Gal Iraku UDP-Glc

Glc 1-P 6-p

unde UDP-Gal reprezintă uridină difosfat galactoză.

UDP-Glc a fost primul zahăr nucleotidic descris, iar calea arată primul rol al acestor compuși noi, acela de a fi implicat în interconversia monozaharidelor. În cazul descris mai sus, s-a demonstrat că conversia UDP-Gal în UDP-Glc necesită NAD (nicotinamidă adenină dinucleotidă), deoarece inversarea grupării OH în C4 are loc printr-o reacție de oxidoreducție. Mai mult, descrierea căii a oferit o explicație completă a galactozemiei, o boală congenitală umană care se caracterizează prin incapacitatea de a metaboliza galactoza. Majoritatea pacienților sunt deficitari în enzima implicată în a doua reacție descrisă mai sus, în timp ce într-o formă mai ușoară a bolii, galactokinaza este enzima deficitară.

după cum a raportat și Leloir și colaboratorii, calea generală pentru sinteza zahărului nucleotidic poate fi reprezentată ca:

NTP + monozaharidă 1-p} NDP – monozaharidă + PP

unde NTP reprezintă trifosfații nucleozidici (ATP, UTP, GTP și CTP) și PP pentru pirofosfat. Dintre cele aproape o sută de zaharuri nucleotidice cunoscute acum, mai multe dintre ele (PIB-Man, UDP-GlcNAc, UDP-GalNAc și ADP-Glc) au fost descrise pentru prima dată de Leloir și colegii săi.

s-a pus întrebarea dacă UDP-Glc a avut un rol suplimentar pe lângă faptul că a fost implicat în interconversia monosaccha-ride, deoarece UDP-Glc a fost detectat și la tulpinile de drojdie incapabile să utilizeze galactoza pentru creștere. Metoda utilizată apoi pentru cuantificarea UDP-Glc (accelerarea transformării Gal 1-P la GLC 1-P) a furnizat dovezi pentru un al doilea rol al zaharurilor nucleotidice, acela de a fi intermediari în reacțiile de transfer de monozaharide. Dispariția UDP-Glc incubată cu extract de drojdie a avut loc la o rată mai mare în prezența GLC 6-p adăugat. Acest efect a fost rapid urmărit de Leloir și de un nou colaborator, Enrico Cabib, la formarea treahalozei 6-P. (trehaloza este o dizaharidă compusă din două glucoze, diferite de maltoză.) Reacția poate fi descrisă apoi ca:

UDP-Glc + glucoză 6-p trehaloză 6-p + UDP

în mod similar, la scurt timp după ce Leloir a descris sinteza zaharozei 6-P (zaharoza este un nume sofisticat pentru zahărul nostru zilnic, compus din două monozaharide, Glc și fructoză), folosind extracte de germeni de grâu:

UDP-Glc + fructoză 6-p + UDP.

curios, sinteza lactozei, care a fost primul scop al proiectului, nu a fost descrisă de Leloir și colegii săi, ci în 1961 de Winifred M. Watkins și W. Z. hasid, care lucrează cu extracte de glande mamare („sinteza lactozei prin preparate enzimatice în particule din cobai și glandele mamare Bovine”). Se procedează după cum urmează:

UDP-Gal + Glc lactoza + UDP

glicogenul este o polizaharidă de rezervă constituită din multe unități de glucoză prezente într-o varietate de organisme, de la bacterii la mamifere. Plantele au, în plus, o altă polizaharidă (amidon) strâns legată structural de glicogen. La sfârșitul anilor 1930 și începutul anilor 1940, Carl și Gerty Cori, într-o serie de articole, au descris incubarea Glc 1-P cu un extract de celule de mamifere care rezultă în sinteza glicogenului în conformitate cu următoarea reacție (reversibilă):

Glc 1-p + (Glc)n (GLC)n+1 + p

unde (Glc)N reprezintă molecule de glicogen care conțin n Glc. Enzima participantă (glicogen fosforilază) a fost cristalizată. Timp de mulți ani, aceasta a fost luată ca cale de sinteză a glicogenului, deși au apărut în curând unele rapoarte contradictorii. De exemplu, aplicarea adrenalinei la animale, care a dus la activarea fosforilazei, a dus la degradarea glicogenului, nu la sinteza glicogenului. Mai mult, nivelurile P din țesuturile vii au sugerat că echilibrul a fost deplasat de la dreapta la stânga în ecuația de mai sus. În 1957, Leloir și Cardini au raportat în „biosinteza glicogenului din glucoza uridină difosfat” că incubarea UDP-Glc cu un extract de celule de mamifere a dus la sinteza glicogenului. Reacția sintetică a fost atunci:

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

activitatea enzimei implicate (glicogen sintetaza) s-a dovedit a fi foarte reglată pentru a permite acumularea polimerului în momente de abundență și degradarea acestuia în momente de nevoie.

Timpuri De Schimbare: 1958-1970 . Jaime Campomar a murit în 1956 și, în timp ce moștenitorii săi au decis să întrerupă finanțarea Institutului, Leloir aproape a decis să-l închidă definitiv. Din fericire, însă, o serie de evenimente au ajutat la descurajarea lui Leloir de a lua o decizie atât de drastică. În primul rând, Leloir a solicitat și a primit o subvenție generoasă de la Institutele Naționale de sănătate din Statele Unite. În al doilea rând, guvernul generalului Juan Peron, care nu era prietenos cu învățământul superior și cercetarea, a fost destituit în 1955. Noul guvern a restabilit autonomia universităților publice și a creat Consiliul Național de Cercetare, o instituție care a oferit fonduri pentru cercetare și funcții cu normă întreagă. Houssay a devenit primul său președinte și a deținut acest post până la moartea sa în 1971. Clădirea care adăpostea Institutul lui Leloir era aproape complet dărăpănată. (El construise cu propriile sale mâini o serie de canale interioare pentru a preveni scurgerea apei de ploaie de la deteriorarea jurnalelor și cărților din bibliotecă. Cu toate acestea, guvernul post-Peronist i-a oferit lui Leloir o clădire mult mai mare (o fostă școală de călugărițe) și atât el, cât și Houssay și-au mutat institutele în ea. În plus, în 1958 a fost inițiată o asociere fructuoasă între Institutul de Investigaciones Bioqui al lui Leloir, o școală de științe a Universității din Buenos Aires. Leloir a fost desemnat profesor de cercetare al școlii de științe a Universității.

Leloir a dedicat primii ani în noua clădire studiului reglării glicogen sintetazei de către metaboliți (în principal prin Glc 6-P) și prin interconversie între formele active și inactive declanșate de fosforilare și defosforilare. El a stabilit, de asemenea, că precursorul în sinteza amidonului nu a fost UDP-Glc, ci un nou zahăr nucleotidic, glucoza adenozin difosfat (ADP-Glc). Deoarece UDP-Glc a arătat o încorporare slabă a glucozei în polizaharidă în testele fără celule, el a încercat mai multe zaharuri nucleotidice sintetice și a constatat că ADP-Glc a fost de departe cel mai bun precursor. Apoi a izolat compusul din surse naturale (porumb dulce). O altă problemă care a atras atenția lui Leloir a fost sinteza glicogenului cu greutate moleculară mare (Particule). El a descoperit că polizaharida sintetizată în eprubetă fie de glicogen fosforilază din Glc 1-P, fie de glicogen sintetază din UDP-Glc a fost descompusă diferențiat printr-o serie de tratamente fizice și chimice. Faptul că polizaharida formată de sintetază din UDP-Glc în eprubetă a prezentat caracteristici de descompunere identice cu cele ale moleculelor native a fost o demonstrație definitivă că UDP-Glc a fost adevăratul precursor al glicogenului in vivo.

Premiul Nobel și după aceea . La 20 octombrie 1970, Academia suedeză de științe a anunțat acordarea Premiului Nobel pentru Chimie lui Luis F. Leloir pentru descoperirea nucleotidelor de zahăr și rolul lor în biosinteza carbohidraților. Până atunci începuse deja ceea ce avea să fie ultima sa mare contribuție la biochimie.

Phillips Robbins de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts și Jack Strominger de la Universitatea Harvard au stabilit, la mijlocul anilor 1960, că mono-și oligozaharidele legate de lipide s – au comportat ca intermediari biosintetici între zaharurile nucleotidice și mai multe componente polizaharidice ale peretelui celular bacterian. Partea lipidică a fost identificată ca un fosfat de poliprenol (undecaprenol). Leloir a descris apoi modul în care incubarea membranelor hepatice de șobolan cu UDP-Glc a dus la formarea dolichol-P-Glc, dolichol fiind un poliprenol care conține 20-21 unități de izopren în celulele mamiferelor. Incubarea ulterioară a dolichol-P-Glc a dus la transferul monozaharidei într-un compus identificat provizoriu ca dolichol-P-p-oligozaharidă (ulterior s-a dovedit a fi GlcNAc2 Man9 Glc3). Incubarea ulterioară a acestui ultim derivat lipidic cu membranele a dus la transferul întregii oligozaharide în proteine. Leloir a stabilit astfel baza căii care duce la sinteza glicoproteinelor în celulele eucariote și a furnizat, de asemenea, primele dovezi care indică faptul că oligozaharida legată de proteine a fost procesată (adică că monozaharidele au fost îndepărtate și adăugate la ea).

în 1978, primarul orașului Buenos Aires a donat terenuri și a format și a prezidat un comitet pentru a strânge fonduri pentru construirea unei clădiri noi. La final, au fost primite sume egale de fonduri publice și private. Mutarea în noul sediu a avut loc în decembrie 1983. Leloir urma să continue să facă cercetări acolo timp de patru ani.

Leloir omul . Leloir aparținea unei familii argentiniene vechi și bogate, circumstanță care i-a permis să-și dedice pe deplin timpul cercetării de bază atunci când finanțarea pentru astfel de eforturi era aproape inexistentă în țară. El a acoperit personal fonduri pentru majoritatea abonamentelor la reviste științifice primite la biblioteca Institutului și și-a donat integral salariul de profesor de cercetare al Universității din Buenos Aires Institutului. Leloir avea o personalitate de profil scăzut; el a evitat expunerea publică și a afișat un simț al umorului extrem de subtil și rafinat. Leloir era un muncitor care, până cu câțiva ani înainte de a muri, continuase să lucreze la bancă. Cercetarea a fost pentru el cel mai bun hobby. (Nu a avut niciodată un birou privat, primind în schimb vizitatori și făcând documente de institut la laborator. El a fost extrem de politicos și a tratat pe toată lumea, independent de poziția lor socială, în același mod modest. Avea o personalitate calmă și arăta un grad de disconfort numai atunci când cineva se comporta nepoliticos sau arăta maniere proaste. Personalitatea lui Leloir a contribuit foarte mult la plăcerea substanțială de a lucra în grupul său sau în institutul său.

bibliografie

lucrări de LELOIR

cu Carlos E. Cardini. „Biosinteza glicogenului din glucoza uridină difosfat.”Jurnalul Societății Americane de Chimie 79 (1957): 6340-6341.

„două decenii de Cercetări privind biosinteza zaharidelor.”Știință 172 (25 Iunie 1971): 1299-1303. Textul prelegerii Nobel a lui Leloir.

„biosinteza polizaharidelor văzută din Buenos Aires.”În biochimia legăturii glicozidice, editat de Romano Piras și Horacio G. Pontis. New York: Academic Press, 1972.

„departe și cu mult timp în urmă.”Revizuirea anuală a biochimiei 52 (1983): 1-15.

alte surse

Cabib, Enrico. „Cercetarea asupra nucleotidelor de zahăr aduce onoare biochimistului Argentinian.”Știință 170 (6 Noiembrie 1970): 608-609.

Cori, Carl F.; Gerty T. Cori; și Albert H. Hegnauer. „Resinteza glicogenului muscular din Hexosemonofosfat.”Jurnalul de Chimie Biologică 120 (1937): 193-202.

Cori, Gerty T.; Carl F. Cori; și Gerhard Schmidt. „Rolul glucozei-1-fosfatului în formarea zahărului din sânge și sinteza glicogenului în ficat.”Jurnalul de Chimie Biologică 129 (1939): 629-639.

Cori, Gerty T. și Carl F. Cori. „Fosforilaza musculară cristalină: IV. formarea glicogenului.”Jurnalul de Chimie Biologică 151 (1943): 57-63.

Kresge, Nicole; Robert D. Simoni; și Robert L. Hill. „Luis F. Leloir și biosinteza zaharidelor.”Jurnalul de Chimie Biologică 280 (13 Mai 2005): 158-160.

Myrb Inktck, Karl. „Discurs de prezentare a Premiului Nobel pentru Chimie 1970.”În Les prix Nobel en 1970, editat de Wilhelm Odelberg. Stockholm, Suedia: Fundația Nobel, 1971.

Parodi, Armando J. „Leloir, su Vida și su ciencia.”Ciencia Hoy 16 (August-Septembrie 2006): 23-30.

Watkins, Winifred M. și William Z. hasid. „Sinteza lactozei prin preparate enzimatice sub formă de particule din cobai și glandele mamare Bovine.”Jurnalul de Chimie Biologică 237 (1962): 1432-1440.

Armando J. Parodi