Ерл Уілбур Сазерленд

Фотографія Ерл Уілбур Сазерленд (photo Erl Uilbur Sutherland)

Erl Uilbur Sutherland

  • День народження: 19.12.1915 року
  • Вік: 58 років
  • Місце народження: Берлінгейм, Канзас, США
  • Дата смерті: 03.09.1974 року
  • Громадянство: США

Біографія

Американський біохімік Ерл Уілбур Сазерленд народився в маленькому містечку Берлингейме в Східному Канзасі. Він був п’ятим з шести дітей у сім’ї. Його батько, мав однакове з сином ім’я, протягом 10 років працював фермером в Нью-Мексико і Оклахомі, а потім оселився в Берлингейме, де з допомогою своєї дружини Едіт Сазерленд (Хартшорн) і дітей завів мануфактурне справу.

У дитинстві Ерл міг досхочу гуляти по лісах і полях і з тих пір на все життя зберіг любов до природи. У школі він активно займався спортом, особливо баскетболом, футболом і тенісом. Книга Поля де Крайфа «Мисливці за мікробами», в доступній формі розповідала про роботу Луї Пастера й інших видатних вчених-медиків, пробудила інтерес юного Ерла до біології і медицині.

У 1933 р. С. вступив в Уошберн-коледж р. Топіка (штат Канзас), проте в період Великої депресії, що його батьки зовсім розорилися. Додавши до стипендії ті кошти, які він заробляв в якості санітара місцевої лікарні, С. зміг продовжити освіту і в 1937 р. отримав диплом бакалавра. У цьому ж році він почав вивчати медицину в медичній школі Вашингтонського університету в Сент-Луїсі. Курс фармакології тут вів Карл Кору, і С. став його студентом. Він справив гарне враження на Кору своєю роботою, і той запропонував йому посаду студента-лаборанта. Завдяки цьому С. не тільки отримав уявлення про наукову роботу, але і встановив міцні дружні стосунки з Кору.

У 1942 р. С. отримав медичний диплом і, бажаючи займатися практичною медициною, вступив інтерном в госпіталь Барнса в Сент-Луїсі. В кінці другої світової війни він був мобілізований в армію і працював спочатку батальонным хірургом, а потім лікарем у військовому госпіталі в Німеччині.

У 1945 р. С. демобілізувався і повернувся в Сент-Луїс. Тут перед ним постала проблема вибору між практичною медициною і науковою роботою. Згодом він писав: «Кору переконав мене – не стільки словами, скільки особистим прикладом, – що мені слід зайнятися дослідницькою роботою». Протягом наступних 8 років С. працював на факультеті біохімії Вашингтонського університету спочатку викладачем, а потім адьюнкт-професором. В цей час він зосередив свої зусилля на двох напрямках. По-перше, він займався дослідженням фосфорилази – ферменту, що каталізує розщеплення глікогену в печінці і м’язах (в міру потреби глікоген розщеплюється в організмі до глюкози – вуглеводу, який служить джерелом енергії в організмі). По-друге, він намагався визначити, яким чином гормони адреналін (виробляється мозковим слоемнадпочечников) і глюкагон (гормон підшлункової залози) викликають вивільнення глюкози з печінки.

У 1953 р. С. очолив факультет фармакології університету Вестерн-Резерв в Клівленді. До цього часу він встановив, що перший етап розпаду глікогену в екстрактах з печінки стимулюється адреналіном або глюкагоном, а потім каталізується фосфорилазой. Докладно вивчаючи фосфорилазу, він виявив, що в екстрактах печінки є ще два ферменту: один з них перетворює активну фосфорилазу в неактивну (при цьому виділяється неорганічний фосфат), а другий активізує неактивну фосфорилазу, і при цьому неорганічний фосфат включається в її молекулу. Цей цикл реакцій фосфорилювання-дефосфорилювання є одним із найважливіших процесів, що відповідають за виділення енергії в організмі.

В цей же час біохіміки з університету штату Вашингтон у Сіетлі Ервін Кребс і Едмунд Фішер знайшли схожий фермент в м’язах і показали, що реактивація фосфорилази в м’язовій тканині відбувається в присутності нуклеотиду аденозинтрифосфату (АТФ) і спеціального ферменту, який в даний час відомий під назвою кінази. фосфорилази. Грунтуючись на цих даних, С. і його співробітник Теодор Рол спробували додавати до препаратів з неактивною фосфорилазой і АТФ гормони з метою встановити, які з них стимулюють реакції активації. В результаті вони показали, що в бесклеточных екстрактах як адреналін, так і глюкагон викликають утворення активної форми фосфорилази. Оскільки раніше вважалося, що гормони справляють пряму дію в цілому на клітку, ця робота змусила по-новому поглянути на механізми дії гормонів – зокрема, стала доказом того, що вплив гормонів є молекулярний процес.

Продовжуючи свої дослідження, С. виявив раніше невідому речовину – циклічного 3′, 5′-аденозинмонофосфат (ц-АМФ). Це речовина сприяло перетворенню неактивної фосфорилази в активну і відповідала за вивільнення глюкози в клітині. Відкриття ц-АМФ дозволило С. сформулювати гіпотезу вторинних посередників (месенджерів) в дії гормонів, що пояснює, яким чином гормони передають сигнали тканинах-мішенях. С. припустив, що такі гормони, як адреналін і глюкагон, є первинними посередниками, що виділяються з місць їх утворення і переносящимися з кров’ю до тканин-мішеней. Тут вони зв’язуються з рецепторами зовнішньої поверхні клітин, і ця реакція служить сигналом для клітини до підвищення активності аденілатциклази – ферменту, розташованого на її внутрішньої поверхні. У свою чергу активація аденілатциклази викликає утворення ц-АМФ, що є вторинним посередником (медіатором), стимулюючим специфічні функції багатьох вже наявних у клітці ферментів. Подібні уявлення пояснюють, чому глюкагон і адреналін впливають на клітини печінки однакова в якісному відношенні дію.

Спочатку виділення ц-АМФ не привернула великої уваги науковців, проте згодом було визнано, що С. відкрив новий біологічний принцип – загальний механізм дії багатьох гормонів. Більш того, він виявив, що аденилатциклаза може бути придатним не тільки адреналіном і глюкагоном і що ц-АМФ діє, крім фосфорилази, і на інші ферментні системи.

У 1963 р. С. став професором фізіології в Університеті Вандербільта в Нашвіллі (штат Теннессі), і тут він отримав можливість приділяти весь свій час науковим дослідженням. Зосередившись виключно на вивченні ц-АМФ, що він зі своїми колегами показав, що ця речовина служить вторинним посередником (медіатором) для більш ніж 12 гормонів ссавців. Крім того, виявилося, що ц-АМФ бере участь у регуляції активності нервових клітин, і в експресії генів у бактерій. Так у деяких амеб ц-АМФ служить сигналом для об’єднання окремих клітин у репродуктивні агрегати. Присутність ц-АМФ як в багатоклітинних, так і в одноклітинних організмах свідчить про те, що це речовина стала грати роль регулятора клітинних процесів вже на дуже ранніх стадіях еволюції.

У 1971 р. С. була присуджена Нобелівська премія з фізіології і медицини «за відкриття, що стосуються механізмів дії гормонів». При врученні нагороди дослідник з Каролінського інституту Петер Рейхард зазначив, що, хоча про існування гормонів було відомо вже давно, механізми їх дії до робіт С. були повною загадкою. Відкриття ц-АМФ, додав він, виявило «один з фундаментальних принципів практично всіх процесів життєдіяльності».

До того часу, як С. отримав Нобелівську премію, ц-АМФ вивчали понад 2 тис. дослідників. Його відкриття привели до появи нових галузей в самих різних дисциплінах – від ендокринології до онкології і навіть психіатрії, так як, за словами С., ця речовина впливає на все – від пам’яті до кінчиків пальців». З 1971 р. С. почав вивчати циклічного 3′, 5′-гуанозин-монофосфат (ц-ГМФ), який так само, як і ц-АМФ, широко поширений в тканинах ссавців і є у нижчих тварин. У 1973 р. С. перейшов в Університет Майамі. У наступному році він помер у віці 58 років після сильної кровотечі із стравоходу.

У 1937 р. С. одружився на Мілдред Раїс. Шлюб цей закінчився розлученням. У 1963 р. він одружився на Клаудії Себесте. В родині у них було четверо дітей. Про С. відгукувалися як про відкрите, товариську і добродушній людині. За словами Карла Кору, кілька рис визначили наукові успіхи С.: «Перше і, напевно, найголовніше – це те, що він володів даром інтуїції. Він умів поставити потрібний експеримент в самий відповідний час, не завжди чітко розуміючи, чому він робить так. По-друге, його інтуїція була розвинена настільки, що народжувала дивовижне завзятість… по-третє, він був прекрасним лабораторним дослідником, який міг згадати будь-який експеримент, поставлений коли-небудь ним і його співробітниками». До цих рис слід додати, сказав Кору, «честолюбство, величезну енергію і яскравість і оригінальність рішень».

Крім Нобелівської премії, С. був удостоєний премії Торалда Соллмена в області фармакології Американського суспільства фармакології і експериментальної терапії (1969), премії Діксона по медицині Пітсбургського університету (1970), премії Альберта Л аскера за фундаментальні медичні дослідження (1970) і премії за наукові досягнення Американської кардіологічної асоціації (1971). Він був членом Американського товариства біохіміків, Американського хімічного товариства, Американського товариства фармакології і експериментальної терапії та Американської асоціації сприяння розвитку науки. Йому були присуджені почесні ступені Єльського і Вашингтонського університетів.