Earl Wilbur Sutherland Jr. - Earl Wilbur Sutherland Jr.

Hrabě Wilbur Sutherland Jr.
Hrabě Wilbur Sutherland Jr.jpg
narozený ( 1915-11-19 ) 19. listopadu 1915
Burlingame, Kansas , USA
Zemřel 09.03.1974 (03.03.1974) (ve věku 58)
Miami, Florida , USA
Národnost americký
Alma mater Washingtonská univerzita v St. Louis ( MD )
Washburn University ( BS )
Známý jako Epinefrin , cyklický AMP
Ocenění Mezinárodní cena Nadace Gairdnera (1969)
Cena Alberta Laskera za základní lékařský výzkum (1970)
Cena Dicksona (1971)
Nobelova cena za fyziologii nebo medicínu (1971)
Národní medaile vědy (1973)
Vědecká kariéra
Pole Biochemie
Instituce Vanderbiltova univerzita , Case Western Reserve University , Lékařská fakulta Washingtonské univerzity
Doktorandi Ferid Murad
Vlivy Carl Cori , Gerty Cori

Earl Wilbur Sutherland Jr. (19. listopadu 1915 - 9. března 1974) byl americký farmakolog a biochemik narozený v Burlingame v Kansasu . Sutherland získal Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu v roce 1971 „za objevy týkající se mechanismů působení hormonů“, zejména epinefrinu , prostřednictvím druhých poslů , konkrétně cyklického adenosinmonofosfátu nebo cyklického AMP.

Časný život

Sutherland se narodil 19. listopadu 1915 v Burlingame v Kansasu . Druhé nejmladší ze šesti dětí ho vychovávala jeho matka Edith M. Hartshornová a jeho otec hrabě W. Sutherland. Ačkoli jeho otec, který původně pocházel z Wisconsinu , dva roky navštěvoval Grinnell College , nakonec vedl agrární životní styl, který ho zavedl do Nového Mexika a Oklahomy, než se usadil v Burlingame a založil rodinu. Edith, rodáčka z Missouri , absolvovala školení v ošetřovatelství na tzv. Dámské škole. Aby zajistil rodinu, provozoval Sutherlandův otec obchod se suchým zbožím, kde dal každému ze svých dětí práci. Sutherland začal lovit ve věku pěti let, a to se stalo zábavou, kterou si užíval po většinu svého života. Jako student střední školy Sutherland hrál a vynikal v několika sportech, včetně tenisu , basketbalu a fotbalu .

Vzdělání

V roce 1933, ve věku 17 let, se Sutherland zapsal na Washburn College , školu se sídlem v Topeka v Kansasu, a začal studovat bakalářský titul. Aby mohl zaplatit školné, pracoval po celé své vysokoškolské roky jako asistent zdravotnického personálu v místní nemocnici. Sutherland promoval v roce 1937, ve věku 21 let. Poté byl přijat na Washington University School of Medicine v St. Louis, Missouri , kde získal silné mentorské vzdělání u Carla Ferdinanda Coriho . V roce 1942 absolvoval Sutherland doktor medicíny .

Odborná praxe a výzkum

V roce 1940, během studia na Washington University School of Medicine, měl Sutherland své první setkání s výzkumem jako asistent ve farmakologii v laboratoři Carla Ferdinanda Coriho, který v roce 1947 získal Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu za objev mechanismu z glykogenu metabolismu. Pod vedením Coriho Sutherland provedl výzkum účinků hormonů epinefrinu a glukagonu na štěpení glykogenu na glukózu. V roce 1942 pracoval jako stážista v Barnesově nemocnici na Washingtonské univerzitě.

Po získání lékařského titulu na Washingtonské univerzitě v roce 1942 sloužil Sutherland jako armádní lékař druhé světové války . V roce 1945 se vrátil na Washingtonskou univerzitu, kde pokračoval ve výzkumu v Coriho laboratoři. Sutherland akredituje své rozhodnutí věnovat se výzkumné kariéře, na rozdíl od vstupu do lékařské profese, svému mentorovi Cori.

Sutherland během svého působení na Lékařské fakultě Washingtonské univerzity držel různé pedagogické tituly, včetně instruktora farmakologie (1945–46), instruktora biochemie (1946–50), odborného asistenta biochemie (1950–52) a docenta biochemie (1952–1953).

V roce 1953 se Sutherland přestěhoval do Clevelandu ve státě Ohio na pozici profesora farmakologie a předsedy katedry farmakologie na lékařské fakultě Case Western Reserve University (dříve Western Reserve University). Zde spolupracoval s Theodorem W. Rallem, profesorem farmakologie, který se měl stát celoživotním výzkumným partnerem. Společně provedli další výzkum mechanismu působení hormonů na molekulární úrovni. Během svých deseti let na Case Western Reserve University učinil Sutherland několik převratných objevů, které vedly k identifikaci cyklického adenosinmonofosfátu nebo cyklického AMP a jeho roli jako sekundárního posla .

V roce 1963 se Sutherland stal profesorem anatomie na lékařské fakultě Vanderbilt University v Nashvillu v Tennessee . Jeho postavení mu umožnilo věnovat více času svému výzkumu. Pokračoval ve své práci na cyklickém AMP a získal finanční podporu z Kariérního vyšetřování, které mu udělila Americká srdeční asociace v roce 1967. Vyučovací titul držel na Vanderbiltově univerzitě do roku 1973.

Objev cyklického AMP

Během práce v Coriho laboratoři učinil Sutherland za pomoci svých spolupracovníků několik objevů týkajících se mechanismu metabolismu glykogenu, které ho po letech přivedly k objevu biologické aktivity cyklického AMP. Coriho laboratoř dříve stanovila základní mechanismus metabolismu glykogenu, za který jim byla udělena Nobelova cena za fyziologii nebo medicínu . Sutherland pomohl identifikovat význam jaterní fosforylázy (LP) v procesu glykogenolýzy . Ze tří základních enzymů zapojených do glykogenolýzy zjistil, že LP omezuje rychlost, což znamená, že na tomto enzymu závisí progrese metabolismu glykogenu. LP se stal předmětem jeho výzkumu na několik příštích let a jeho nejznámějším objevem bylo experimentování na LP a hormonální interakci.

Poté, co Sutherland zjistil význam LP, přesunul své výzkumné úsilí na Western Reserve University. Tam pracoval ve spolupráci s Tedem Rallem, Walterem D Wosilaitem a Jacquesem Berthetem, aby ve čtyřech částech publikoval v časopise Journal of Biological Chemistry sérii článků s názvem „Vztah epinefrinu a glukagonu k jaterní fosforyláze“. Tyto čtyři práce dokumentují čištění LP a analýzu několika jeho vlastností. Nejprve bylo zjištěno, že enzymatická aktivita LP závisí na přidání nebo odstranění fosfátové skupiny, což je proces zvaný fosforylace . V pozdějším experimentu prokázali, že při přidání epinefrinu a glukagonu je v jaterních řezech absorbováno více fosfátu, což naznačuje, že tyto hormony podporují fosforylaci LP a aktivují enzym. Výsledky pozdějšího příspěvku v řadě naznačují, že tato fosforylace a aktivace LP byla výsledkem působení fosforlyázové kinázy . Tato série také zkoumala inaktivaci jaterní fosforylázy a charakterizovala enzym, který původně nazývali LP-inaktivující enzym, který funguje štěpením fosfátové skupiny. Tento enzym byl později přejmenován na fosfatázu jaterní fosforylázy. Tyto práce také charakterizovaly LP z hlediska molekulové hmotnosti a dalších faktorů. Během jejich analýzy zjistili neočekávaný výsledek, že aktivace LP vzrostla přidáním 5-AMP, což je předchůdce cAMP; to však v té době nebylo známo.

Čtvrtý článek publikovaný v této sérii s názvem „Vztah epinefrinu a glukagonu k jaterní fosforyláze: IV. Účinek epinefrinu a glukagonu na reaktivaci fosforylázy v jaterních homogenátech“ vyšel v roce 1956 a byl nejvlivnějším a průkopníkem uvolněných . V tomto článku Sutherland a spolupracovníci podpořili své studium epinefrinu a glukagonu. Klíčem k úspěchu tohoto experimentu bylo použití homogenátu jaterních buněk namísto neporušených jaterních buněk, jak to dělali ve svých předchozích experimentech. Obecná shoda mezi vědci v té době byla, že studium hormonů bylo možné pouze s použitím intaktních buněk; toto byl první případ, kdy byla studována hormonální cesta pomocí buněčného homogenátu. Sutherland a jeho spoluautoři byli schopni pozorovat podobné účinky v jaterním homogenátu, jaké byly pozorovány v celých jaterních řezech. Ještě důležitější je, že byli schopni pozorovat tuto reakci ve dvou fázích. Tato fáze reakce byla charakterizována tím, že částicová frakce produkovala neznámý tepelně stabilní faktor v přítomnosti hormonů epinefrinu a glukagonu. Tento faktor poté stimuluje tvorbu jaterní fosforylázy ve frakci homogenátu, kde nejsou přítomny hormony. Tento neznámý tepelně stabilní faktor, který byl produkován v přítomnosti hormonů a nakonec vedl k sekundární tvorbě jaterní fosforylázy, byl později nazýván cyklický AMP.

I když objev cyklického AMP a myšlenka druhých poslů měly pro svět medicíny velký význam, Sutherlandových zjištění bylo ve skutečnosti dosaženo pomocí namáhavého pokusu a omylu. Nejprve byli Sutherland a Ted Rall přesvědčeni, že sacharosový homogenát jaterních buněk je naprosto nezbytný, aby byly jejich buňky zdravé a množily se. Tento závěr vyvodil Rall ze své zkušenosti se studiem mitochondrií , které dobře reagovaly na tyto homogenáty sacharózy; nemělo to však nic společného s tím, co se v té době studovalo. Ukázalo se, že tato sacharóza není pro homogenát nutná a jakmile provedli experiment bez sacharózy, mohli vidět efektivnější výsledky. Zadruhé, Sutherland zpočátku věřil, že v intaktní buňce je něco zásadního a že narušení její struktury nebude mít žádný hormonální účinek. Po nějaké debatě však Rall přesvědčil Sutherlanda, aby použil jaterní homogenáty. Jakmile byli svědky téměř zdvojnásobení rychlosti aktivace LP, věděli, že tato víra v to, že udržování buněk neporušené je klíčové pro studium účinků hormonů, nemusí být nutně pravdivá, přinejmenším v tomto případě. Nakonec se Sutherland rozhodl ignorovat požadavek Jacquese Bertheta na provedení stejného experimentu za použití správné laboratorní techniky, konkrétně Lehninger Hard Pour, kde byl supernatantní materiál dekantován nalitím kapaliny do jiné zkumavky, jakmile frakce částic dosáhla vrcholu originálu trubka. Berthet nejen požadoval, aby byl tento krok postupu proveden pečlivým odsáváním, ale také kritizoval nedostatečnou specificitu během centrifugace s ohledem na výšku zavěšení, otáčky za minutu a čas. Ochota Sutherlanda a jeho spolupracovníků upravit své experimentální postupy a mylné předpoklady jim umožnila učinit objevy, které učinili.

Osobní život

Sutherland se oženil s Mildred Riceovou v roce 1937, ve stejném roce, kdy absolvoval Washburn College . V roce 1944, během druhé světové války , byl Sutherland povolán do služby jako praporový chirurg pod vedením generála George S. Pattona a později byl poslán do Německa , kde až do roku 1945 působil jako vojenský lékař ve vojenské nemocnici. Měl dva syny a dcera s Mildred Riceovou.

V roce 1962 se Sutherland rozvedl se svou první manželkou. O rok později, když se stal profesorem fyziologie na Vanderbiltově univerzitě , se Sutherland oženil s doktorkou Claudií Sebeste Smithovou, asistentkou děkana na univerzitě, a byli spolu po zbytek Sutherlandova života.

Ocenění a úspěchy

V roce 1952 byl Sutherland oceněn Banting Memorial Lectureship a v roce 1953 byl zvolen předsedou Katedry farmakologie University of Case Western Reserve University v Clevelandu ve státě Ohio. V roce 1967 mu byla udělena pozice Career Investigator v American Heart Association a v roce 1973 byl zvolen za člena Národní akademie věd .

Sutherland byl také členem různých vědeckých společností, mezi které patřila Americká společnost biologických chemiků, Americká chemická společnost , Americká společnost pro farmakologii a experimentální terapeutiku , Americká asociace pro rozvoj vědy a Sigma Xi . V letech 1951 až 1956 byl Sutherland členem redakční rady časopisu Biochemical Preparations Journal. Hledanou redakční radou časopisu Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics je pozornost od roku 1957 do roku 1958.

Po Sutherlandově smrti, v roce 1974, založila Millerova lékařská fakulta přednášku Sutherland Memorial. V roce 1976 Vanderbiltova univerzita vytvořila Sutherlandovu cenu, která se každoročně uděluje členovi fakulty, jehož práce jim přinesla národní, ne-li mezinárodní uznání a respekt. Příjemci získají 5 000 $ a jejich jméno je vyryto na stříbrné misce. Vanderbilt ocenil Sutherland v roce 1997 zahájením Sutherlandovy přednášky a znovu v roce 2001 vytvořením Sutherlandského předsedy farmakologie. Heidi E. Hamm, členka Vanderbiltovy fakulty, byla jmenována do této funkce při svém vzniku a tento titul si udržuje dodnes.

Pozdější život

V roce 1973, poté, co strávil 10 let na Vanderbiltově univerzitě , se Sutherland přestěhoval do Miami na Floridě, kde nastoupil na fakultu lékařské fakulty Leonarda M. Millera jako významný profesor biochemie. Nadále se podílel na novém výzkumu adenosinmonofosfátu a guanosinmonofosfátu , spoluautorem čtyř článků pouze v roce 1973.

9. března 1974 Sutherland zemřel na vnitřní krvácení v důsledku chirurgických komplikací poté, co utrpěl masivní krvácení do jícnu . Bylo mu 58 let.

Reference

externí odkazy