Leloir, Luis Federico

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

biokemi, nukleotidsocker, oligooch polysackaridsyntes.

Leloir fick 1970 Nobelpriset i kemi för sin upptäckt av nukleotid sockerarter och rollen av dessa föreningar i omvandlingen av monosackarider och som prekursorer i syntesen av oligo – och polysackarider. Hans många bidrag till biokemi inkluderar också den första beskrivningen av fettsyraoxidation i ett cellfritt system, av angiotensinogen och dess omvandling till angiotensin vid inkubation med rennin, och rollen av lipidbundna sackarider som mellanprodukter i proteinglykosylering.

Medicinsk och biokemisk träning . Luis F. Leloir föddes i Paris, Frankrike. Hans argentinska föräldrar hade rest till den franska huvudstaden och sökt medicinsk behandling för fadern, en advokat som aldrig utövade sin handel. Två år senare tog hans mor (hans far dog före leloirs födelse) honom till Buenos Aires. Han studerade medicin vid universitetet i Buenos Aires och blev läkare 1932. Från 1932-1934 var han internist vid Universitetssjukhuset medan han gjorde det experimentella arbetet för sin doktorsavhandling under överinseende av Bernardo A. Houssay. Houssay var chef för Institutet för fysiologi vid universitetet i Buenos Aires och hade utfört anmärkningsvärda studier om hypofysens roll på kolhydratmetabolism för vilken han fick Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1947. Leloirs avhandling,” binjurarna och kolhydraterna”, fick 1934 School of Medicine award för bästa avhandling. 1935 gick Leloir till Sir Frederick Gowland Hopkins biokemiska laboratorium vid University of Cambridge för postdoktoral utbildning i biokemi. I Storbritannien blev Leloir bekant med nuvarande biokemiska tekniker.

fettsyraoxidation och hypertoni . Tillbaka i Buenos Aires återupptog Leloir sitt arbete vid Institutet för fysiologi och hanterade två projekt (fettsyraoxidation och hypertoni) under åren 1937 till 1942. Med Juan M. Mu Uziloz studerade han metabolismen av etanol och fettsyror. I en serie papper rapporterade de att en partikelfraktion erhållen från leverhomogenater, om den kompletterades med en tetrakarbondikarboxylsyra, cytokrom C och adenosinmonofosfat, kunde upprätthålla oxidation av fettsyror. Detta var ett anmärkningsvärt bidrag, eftersom man fram till dess trodde att processen krävde cellintegritet. Bristen på en kyld centrifug frustrerade nästan den framgångsrika förberedelsen av partikelfraktionen, men Leloirs hantverk, en av hans styrkor, gav en genial och pengarbesparande lösning på hindret när han lindade flera bilinre rör fyllda med frysblandning runt en gammal remskivdriven centrifug. Hans praktiska uppfinningsrikedom var extremt användbar i ett land som Argentina, där forskningsmedel ofta var knappa.

det andra problemet som Leloir tacklade under dessa år var det för malign renal hypertoni. Hans studie av det genomfördes i samarbete med Mu Exceptionoz, Eduardo Braun Menendez och Juan C. Fasciolo. Det var då känt att förträngning av njurartären hos hundar resulterade i permanent hypertoni. Fasciolo visade sedan att en ökning av blodtrycket också berodde på ympning av en förträngd njure till en normal hund, vilket indikerar att effekten berodde på ett ämne som den behandlade njuren utsöndrade till blodet. En tidig upptäckt av gruppen var att ett vattenhaltigt acetonextrakt av en förträngd njure kunde producera en övergående ökning av blodtrycket. Den vattenhaltiga acetonlösliga substansen skilde sig från renin, ett redan känt pressorämne som också kunde extraheras från njurar. Leloir och medarbetare fann då att inkubation av renin (ett proteas) med blodplasma (som innehöll det som nu kallas angiotensinogen) producerade pressorsubstansen löslig i vattenhaltig aceton (nu kallad angiotensin). Leloirs kunskap om biokemi var grundläggande i dessa resultat.

Nukleotidsocker . Argentina upplevde en militärkupp i Argentina 1943. Strax efter skickade Houssay tillsammans med många andra viktiga personligheter ett offentligt brev till myndigheterna som krävde en återgång till ”konstitutionell normalitet, effektiv demokrati och amerikansk solidaritet.””Amerikansk solidaritet” var en eufemism för sidospår Argentina med de allierade under andra världskriget. Den nya regeringen, som hade en viss sympati med axeln, reagerade genom att avskeda alla undertecknare som var offentliga anställda. Houssay, som universitetsprofessor, föll i denna kategori. Hans uppsägning följdes av avgång från de flesta vetenskapliga anställda vid Institutet för fysiologi,

Leloir bland dem, i solidaritet med Houssay. Leloir reste sedan till USA, där han först arbetade med Ed Hunter om bildandet av citronsyra vid Carl och Gerty Coris laboratorium vid Washington University i St.Louis och sedan med David Green (med vilken han redan hade arbetat i Cambridge) vid Columbia University i New York City om separation av aminotransferaser. 1943 gifte sig Leloir med Amelia Zuberbuhler. Resultatet av detta lyckliga äktenskap var en dotter och nio barnbarn.

återvänder till Argentina, Leloir 1945 ansluten till Institute of Experimental Biology and Medicine, som nyligen invigdes i Buenos Aires för att vara värd för Houssay och de flesta av de tidigare medlemmarna i Institute of Physiology. Leloir började sedan rekrytera medarbetare, varav den första var Ranwel Caputto, en läkare som, liksom Leloir, hade fått postdoktoral utbildning i biokemi med Malcolm Dixon vid University of Cambridge. Ra kubl Trucco, en mikrobiolog, blev inbjuden nästa, eftersom avsikten var att studera fettsyraoxidation i bakterier. Carlos Cardini och Alejandro Paladini gick snart med i gruppen. Vid den tiden Jaime Campomar, en textilindustri, hade beslutat att finansiera en ny institution tillägnad biokemisk forskning och kontaktade Houssay för råd om att välja sin chef. Houssay föreslog snabbt Leloir för jobbet, och den senare skulle vara chef för Instituto de Investigaciones Bioqu Aubbimicas Fundaci Ubbicn Campomar (Institutet för biokemisk forskning Campomar Foundation; nu kallas Fundaci Kuban Instituto Leloir) för resten av sitt liv. Institutet invigdes i November 1947 i ett litet, envånings och ganska gammalt hus som var intill Institutet regisserat av Houssay. Figur 1 visar den ursprungliga forskargruppen vid institutets centrala uteplats.

eftersom experiment på fettsyraoxidation gav tvivelaktiga resultat beslutade gruppen att byta sina ansträngningar för att studera syntesen av laktos (en disackarid bestående av galaktos plus glukos, Gal respektive Glc). Caputto hävdade att han under sitt avhandlingsarbete hade kunnat syntetisera disackariden vid inkubering av glykogen (se nedan) med ett bröstkörtelextrakt. Eftersom dessa resultat inte kunde upprepas föreslog Leloir att man istället studerade laktosnedbrytning, eftersom denna process kan

ge information om den syntetiska vägen. Denna förutsägelse visade sig vara korrekt. I efterhand kan det spekuleras att vad Caputto hade observerat var förmodligen bildandet av maltos (en annan disackarid men innehållande två glukoser) genom amylolytisk nedbrytning av polysackariden. Identifiering av disackarider var vid den tiden baserad på opålitliga metoder, som morfologin hos kristallerna av derivat bildade vid reaktion med fenylhydrazin (osazoner).

för den planerade forskningen beslutade gruppen att använda ett cellfritt extrakt härrörande från en jäst (Saccharomyces fragilis) anpassad för att växa på laktos som kolkälla. Forskarna upptäckte först ett laktas som försämrade disackariden till dess monosackaridbeståndsdelar och sedan ett galaktokinas som fosforylerade galaktos till galaktos 1-fosfat (Gal 1-P). Omvandling av den sista föreningen till glukos 6-P (Glc 6-P) krävde två okända termostabila faktorer: glukos 1,6-difosfat (Glc 1,6 diP) för omvandling av glukos 1-P (Glc 1-P) till Glc 6-P och uridindifosfatglukos (UDP-Glc) för omvandling av Gal 1-P till Glc 1-P. att bestämma strukturen för UDP-Glc var en riktig tour de force, med tanke på de minsta mängder reagens och utrustning som finns tillgänglig. De bestämde att föreningen hade en Glc-Rest per två fosfater och att den absorberades i ultraviolett ljus, men absorptionsspektret var det för en okänd substans (endast spektra av adenosininnehållande föreningar var kända då). En dag kom Caputto till institutet i ett upphetsat tillstånd och bär det sista numret av Journal of Biological Chemistry som i en av artiklarna visar spektrumet av uridin, vilket sammanföll med det nya ämnet. Figur 2 är en tecknad film ritad av Leloir som visar stämningen i gruppen innan man löser strukturen för UDP-Glc.

den så kallade Leloir ’ s Pathway kan sedan representeras som:

Gal + ATP-0-p + ADP

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

UDP-1-P-1 6-p

där UDP-Gal står för uridindifosfatgalaktos.

UDP-Glc var det första nukleotidsockret som beskrivs, och vägen visar den första rollen för dessa nya föreningar, den att vara involverad i monosackaridinterkonversion. I det ovan beskrivna fallet visades omvandling av UDP-Gal till UDP-Glc kräva NAD (nikotinamidadenindinukleotid) som inversion av OH-gruppen i C4 fortskrider genom en oxidoreduktionsreaktion. Vidare gav beskrivningen av vägen en fullständig förklaring av galaktosemi, en mänsklig medfödd sjukdom som kännetecknas av oförmågan att metabolisera galaktos. De flesta patienter har brist på enzymet som är involverat i den andra reaktionen som visas ovan, medan galaktokinas i en mildare form av sjukdomen är det bristfälliga enzymet.

som rapporterats också av Leloir och kollaboratörer, den allmänna vägen för nukleotid sockersyntes kan representeras som:

NTP + monosackarid 1-p pankreas NDP – monosackarid + PP

där NTP står för nukleosidtrifosfater (ATP, UTP, GTP och CTP) och PP för pyrofosfat. Av de nästan hundra nukleotidsocker som nu är kända beskrivs flera av dem (BNP-Man, UDP-GlcNAc, UDP-GalNAc och ADP-Glc) först av Leloir och medarbetare.

frågan om huruvida UDP-Glc hade en ytterligare roll förutom att vara involverad i monosaccha-ride-interkonversion höjdes eftersom UDP-Glc detekterades också i jäststammar som inte kunde använda galaktos för tillväxt. Metoden som sedan användes för UDP-Glc-kvantifiering (acceleration av Gal 1-P till Glc 1-P-transformation) gav bevis för en andra roll av nukleotidsocker, det att vara mellanprodukter i monosackaridöverföringsreaktioner. Försvinnandet av UDP-Glc inkuberat med ett jästextrakt fortsatte med en högre hastighet i närvaro av tillsatt Glc 6-P. Denna effekt spårades snabbt av Leloir och en ny medarbetare, Enrico Cabib, till bildandet av treahalos 6-P. (trehalos är en disackarid bestående av två glukoser, som skiljer sig från maltos.) Reaktionen kan då beskrivas som:

UDP-Glc + glukos 6 – p 2CU trehalos 6-P + UDP

på samma sätt, strax efter att Leloir beskrev syntesen av sackaros 6-P (sackaros är ett sofistikerat namn för vårt dagliga socker, bestående av två monosackarider, Glc och fruktos), med användning av vetextrakt:

UDP-Glc + fruktos 6 – p 6cu sackaros + UDP.

märkligt nog, syntes av laktos, som var det första syftet med projektet, beskrevs inte av Leloir och hans medarbetare utan 1961 av Winifred M. Watkins och W. Z. Hassid, arbetar med bröstkörtel extrakt (”syntesen av laktos genom partikelformiga enzympreparat från marsvin och nötkreatur bröstkörtlar”). Det fortsätter enligt följande:

UDP-Gal + Glc 2C laktos + UDP

glykogen är en reservpolysackarid som består av många glukosenheter närvarande i en mängd olika organismer, från bakterier till däggdjur. Växter har dessutom en annan polysackarid (stärkelse) strukturellt nära besläktad med glykogen. I slutet av 1930-talet och början av 1940-talet beskrev Carl och Gerty Cori i en serie artiklar inkubationen av Glc 1-P med ett däggdjurscellsextrakt som resulterade i glykogensyntes enligt följande (reversibel) reaktion:

Glc 1-P + (Glc)n 2+1 + p

där (Glc)n står för glykogeninnehållande n Glc-molekyler. Det deltagande enzymet (glykogenfosforylas) kristalliserades. Under många år togs detta som vägen för glykogensyntes, även om vissa motstridiga rapporter snart dök upp. Till exempel ledde appliceringen av adrenalin på djur, vilket resulterade i fosforylasaktivering, till glykogennedbrytning, inte till glykogensyntes. Dessutom föreslog P-nivåerna i levande vävnader att jämvikten förskjutits från höger till vänster i ovanstående ekvation. 1957 rapporterade Leloir och Cardini i” biosyntes av glykogen från Uridindifosfatglukos ” att inkubation av UDP-Glc med ett däggdjurscellsextrakt resulterade i syntesen av glykogen. Den syntetiska reaktionen var då:

UDP-Glc + (Glc)n exporterande tillverkare (Glc)n+1 + UDP.

aktiviteten hos det involverade enzymet (glykogensyntetas) befanns vara starkt reglerad för att möjliggöra ackumulering av polymeren i tider med mycket och dess nedbrytning i tider av behov.

Ändra Tider: 1958-1970 . Jaime Campomar dog 1956, och när hans arvingar bestämde sig för att avbryta finansieringen av Institutet, bestämde Leloir nästan att stänga det för gott. Lyckligtvis hjälpte dock en serie händelser till att avskräcka Leloir från att fatta ett så drastiskt beslut. Först ansökte Leloir om och fick ett generöst bidrag från National Institutes of Health i USA. För det andra avsattes General Juan Perons regering, som inte var vänlig mot högre utbildning och forskning, 1955. Den nya regeringen återinförde de offentliga universitetens autonomi och skapade National Research Council, en institution som tillhandahöll medel för forskning och heltidstjänster. Houssay blev dess första president och innehade den posten fram till sin död 1971. Byggnaden som inrymde leloirs institut var nästan helt förfallen. (Han hade med egna händer konstruerat en serie inre kanaler för att förhindra läckande regnvatten från att skada tidskrifter och böcker i biblioteket.) Den postperonistiska regeringen erbjöd emellertid Leloir en mycket större byggnad (en före detta nunnaskola), och både han och Houssay flyttade sina Institut in i den. Dessutom initierades en fruktbar förening mellan Leloirs Instituto de Investigaciones Bioqu Sackaricas Fundaci Sackari Campomar och vetenskapsskolan vid universitetet i Buenos Aires 1958. Leloir utsågs till forskningsprofessor vid universitetets Vetenskapsskola.

Leloir ägnade de första åren i den nya byggnaden till studien av reglering av glykogensyntetas av metaboliter (huvudsakligen av Glc 6-P) och genom omvandling mellan aktiva och inaktiva former som utlöses av fosforylering och defosforylering. Han bestämde också att föregångaren i syntesen av stärkelse inte var UDP-Glc utan ett nytt nukleotidsocker, adenosindifosfatglukos (ADP-Glc). Eftersom UDP-Glc visade en dålig inkorporering av glukos i polysackariden i cellfria analyser, försökte han flera syntetiska nukleotidsocker och fann att ADP-Glc var överlägset den bästa föregångaren. Han isolerade sedan föreningen från naturliga källor (söt majs). Ett annat problem som fångade Leloirs uppmärksamhet var syntesen av glykogen med hög molekylvikt (partikelformigt). Han fann att polysackariden syntetiserad i provröret antingen genom glykogenfosforylas från Glc 1-P eller genom glykogensyntetas från UDP-Glc sönderdelades differentiellt genom en serie fysiska och kemiska behandlingar. Det faktum att polysackariden bildad av syntetas från UDP-Glc i provröret visade sönderdelningsegenskaper identiska med de hos de infödda molekylerna var en definitiv demonstration att UDP-Glc var den sanna glykogenprekursorn in vivo.

Nobelpriset och därefter . Den 20 oktober 1970 tillkännagav Vetenskapsakademien Nobelpriset i kemi till Luis F. Leloir för hans upptäckt av sockernukleotider och deras roll i biosyntesen av kolhydrater. Då hade han redan börjat vad som skulle bli hans sista stora bidrag till biokemi.

Phillips Robbins vid Massachusetts Institute of Technology och Jack Strominger vid Harvard University hade i mitten av 1960-talet bestämt att lipidbundna mono – och oligosackarider uppträdde som biosyntetiska mellanprodukter mellan nukleotidsocker och flera polysackaridkomponenter i bakteriecellväggen. Lipiddelen identifierades som ett polyprenol (undekaprenol) fosfat. Leloir beskrev sedan hur inkubationen av råttlevermembran med UDP-Glc resulterade i bildandet av dolichol-P-Glc, dolichol är en polyprenol innehållande 20-21 isoprenenheter i däggdjursceller. Ytterligare inkubation av dolichol-P-Glc ledde till överföringen av monosackariden till en förening som preliminärt identifierades som dolichol-P-p-oligosackarid (senare visat sig vara GlcNAc2 Man9 Glc3). Ytterligare inkubation av detta sista lipidderivat med membranen resulterade i överföringen av hela oligosackariden till proteiner. Leloir etablerade således grunden för vägen som ledde till syntesen av glykoproteiner i eukaryota celler och gav också det första beviset som indikerar att den proteinbundna oligosackariden bearbetades (dvs att monosackarider båda avlägsnades från den och tillsattes till den).

1978 donerade borgmästaren i staden Buenos Aires mark och bildade och ledde ett utskott för att samla in medel för att bygga en ny byggnad. I slutet mottogs lika stora mängder offentliga och privata medel. Flytten till de nya lokalerna ägde rum i December 1983. Leloir skulle fortsätta göra forskning där i fyra år.

Leloir mannen . Leloir tillhörde en gammal och rik Argentinsk familj, en omständighet som gjorde det möjligt för honom att fullt ut ägna sin tid åt grundforskning när finansieringen för sådana ansträngningar nästan inte fanns i landet. Han täckte personligen medel för de flesta prenumerationer av vetenskapliga tidskrifter som mottagits på institutets bibliotek och donerade sin lön som forskningsprofessor vid universitetet i Buenos Aires till Institutet. Leloir hade en låg profil personlighet; han undvek allmänhetens exponering och visade en extremt subtil och utsökt humor. Leloir var en hård arbetare som tills några år innan han gick bort hade fortsatt att arbeta på bänken. Forskning var för honom det bästa av hobbyer. (Han hade aldrig ett privat kontor, istället fick besökare och gjorde institutets pappersarbete på laboratoriet.) Han var extremt artig och behandlade alla, oberoende av deras sociala ställning, på samma anspråkslösa sätt. Han hade en lugn personlighet och visade en viss obehag endast när någon uppförde sig oförskämd eller visade dåliga sätt. Leloirs personlighet bidrog starkt till det stora nöjet att arbeta i hans grupp eller hans institut.

bibliografi

fungerar av LELOIR

med Carlos E. Cardini. ”Biosyntes av glykogen från Uridindifosfatglukos.”Journal of American Chemical Society 79 (1957): 6340-6341.

” två decennier av forskning om biosyntesen av sackarider.”Vetenskap 172 (25 Juni 1971): 1299-1303. Texten till Leloirs Nobelföreläsning.

” biosyntes av polysackarider sett från Buenos Aires.”I biokemi av glykosidisk koppling, redigerad av Romano Piras och Horacio G. Pontis. New York: Akademisk Press, 1972.

” långt borta och för länge sedan.”Årlig granskning av biokemi 52 (1983): 1-15.

andra källor

Cabib, Enrico. ”Forskning om Sockernukleotider ger ära till Argentinsk biokemist.”Vetenskap 170 (6 November 1970): 608-609.

Cori, Carl f.; Gerty T. Cori; och Albert H. Hegnauer. ”Resyntes av muskelglykogen från Hexosemonofosfat.”Journal of Biological Chemistry 120 (1937): 193-202.

Cori, Gerty T.; Carl F. Cori; och Gerhard Schmidt. ”Rollen av glukos-1-fosfat i bildandet av blodsocker och syntes av glykogen i levern.”Journal of Biological Chemistry 129 (1939): 629-639.

Cori, Gerty T. och Carl F. Cori. ”Kristallint Muskelfosforylas: IV. bildning av glykogen.”Journal of Biological Chemistry 151 (1943): 57-63.

Kresge, Nicole; Robert D. Simoni; och Robert L. Hill. ”Luis F. Leloir och biosyntesen av sackarider.”Journal of Biological Chemistry 280 (13 maj 2005): 158-160.

Myrb Jacobck, Karl. ”Presentationstal av Nobelpriset i kemi 1970.”I Les Prix Nobel en 1970, redigerad av Wilhelm Odelberg. Stockholm, Sverige: Nobelstiftelsen, 1971.

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

Watkins, Winifred M. och William Z. Hassid. ”Syntesen av laktos genom partikelformiga enzympreparat från marsvin och bröstkörtlar hos nötkreatur.”Journal of Biological Chemistry 237 (1962): 1432-1440.

Armando J. Parodi