Аксель Хуго Теодор Теорелль

Фотографія Аксель Хуго Теодор Теорелль (photo Axel Hugo Theodor Theorell)

Axel Hugo Theodor Theorell

  • День народження: 06.06.1903 року
  • Вік: 79 років
  • Місце народження: Лінкопінг, Швеція
  • Дата смерті: 15.08.1982 року
  • Громадянство: Швеція

Біографія

У віці 3 років Хуго захворів поліомієлітом. Хоча в результаті цієї хвороби у нього була паралізована ліва нога, вироблена через шість років операція по трансплантації м’язи дала йому можливість пересуватися. Під час видужування він навчився грати на скрипці і, вступивши в державну середню школу в Линкопинге, став диригентом студентського оркестру; він також був головою шкільного наукового товариства.

Влітку 1920 р. Т., який мріяв стати цивільним інженером, проходить навчання інженерній справі на шведській залізниці. У наступному році, після закінчення середньої школи, він, однак, вирішує йти по стопах свого батька і зайнятися медициною.

У 1921 р. Т. надходить в Каролінський інститут у Стокгольмі; він завершує програму навчання за три роки і в 1924 р. отримує ступінь бакалавра медицини. Провівши літо в Пастерівському інституті в Парижі, де він займався бактериологией, Т. повернувся в Стокгольм, де був призначений асистентом медичної хімії в Каролінському інституті. Одним з його перших досліджень було вивчення впливу ліпідів (жирів) на новий розроблений клінічний тест – швидкість осідання еритроцитів (червоних кров’яних тілець), або ШОЕ. Ця робота показала, що ліпіди сприяють зниження ШОЕ. У той же час Т. займався вдосконаленням електрофорезу – лабораторного методу, що застосовується для розділення білків плазми (альбумінів і глобулінів), який він згодом використав для виділення та очищення ферментів і коферментів (стійких до нагрівання, водорозчинних компонентів ферментів). Після отримання звання професора у 1928 р. Т. захистив дисертацію за ліпідів плазми (жирних кислот) і отримав у 1930 р. ступінь доктора філософії.

У наступному році він одружився на Елін Маргіт Елізабет Алениус, піаністки, яка виступала також з концертами клавесинової музики, яка навчалася грі на музичних інструментах з однією з сестер Т. в Стокгольмі. У подружньої пари народилися дочка і троє синів. Під час медового місяця Т. з дружиною здійснили подорож на велосипедах в Англії, а потім відправилися в Париж, де зустріли клавесинистку Ванду Ландовску. Поки його дружина протягом п’яти місяців займалася музикою з Ландовської в Парижі, Т. повернувся в Каролінський інститут, де працював лікарем і читав лекції по біохімії.

В цей же час він продовжував дослідження фізико-хімічних властивостей міоглобіну, що міститься у м’язовій тканині і складається з білкової частини – глобіну та небілкової групи – тема, який вперше був виявлений в 1897 р. вченими Каролінського інституту. Як і гемоглобін, переносник кисню в еритроцитах, міоглобін зберігає кисень в м’язах тварин і людини.

У той час не було ясно, чи є молекули міоглобіну і гемоглобіну ідентичними, і Т. мав намір виконати експериментальну роботу з метою вирішення цієї проблеми. Спочатку він виділив білкову частину міоглобіну методами ультрацентрифугирования (високошвидкісного обертання в центрифузі) та електрофорезу (переміщення колоїдних частинок під впливом електричного поля). Потім визначив фізичні і хімічні характеристики цього білка, включаючи швидкість седиментації (осадження), дифузії, спорідненість до кисню та вплив pH на спорідненість до кисню. І нарешті, він порівняв характеристики двох молекул і таким чином продемонстрував, що міоглобін і гемоглобін не ідентичні. Однак він неточно визначив, що молекулярна маса міоглобіну становила половину від маси гемоглобіну. (Пізніше було доведено, що молекулярна маса міоглобіну складає одну четверту від маси гемоглобіну.) Більш низька молекулярна маса пояснює факт екскреції (виділення) міоглобіну нирками при міоглобінурії, стан, при якому міоглобін виявляється в сечі.

У 1932 р. Т. призначається ад’юнкт-професором медицини і фізичної хімії Упсальського університету, а протягом наступних двох років він – студент, який отримує стипендію Рокфеллерівського фонду в Інституті клітинної фізіології кайзера Вільгельма (нині – Інститут Макса Планка) в Берліні. Там, у лабораторії Отто Варбурга, він виконав експерименти з метою виділення та ідентифікації ферментів, що каталізують клітинне дихання або клітинні окислювальні реакції. До того часу, коли Т. почав вивчення окислювальних ферментів, біохімічна модель біологічного окислення і біоенергетики тільки створювалася. У XIX ст. французький фізіолог Клод Бернар виявив глікоген в печінці експериментальних тварин, а Луї Пастер та інші дослідники описали метаболізм глікогену і глюкози в живих клітинах.

Глікоген, складний вуглевод, являє собою форму зберігання основного джерела клітинної енергії – глюкози в клітинах. Глікоген і продукт його розщеплення (глюкоза) метаболізуються одним з двох можливих біохімічних шляхів: аеробним гліколізом, який вимагає присутності кисню, або анаеробним, що відбувається у відсутність кисню. В останньому випадку глюкоза перетворюється в молочну кислоту, або лактат. Аеробний шлях метаболізму глюкози являє собою більш природний механізм отримання клітинної енергії, ніж анаеробний.

Альберт Сент-Д’єрдьї виявив, що окислення вуглеводів до вуглекислого газу і води каталізується певними ферментами з групи карбоксилаз і окислювальні процеси використовують як приєднання кисню, так і видалення водню і електронів, відновлення. До середини 30-х рр. стає ясно, що перетворення пірувату (солі або ефіру піровиноградної кислоти) у вуглекислий газ і воду представляетсобой циклічний процес, в ході якого утворюються багаті енергією молекул аденозинтрифосфату (АТФ), основного джерела енергії для різних біохімічних процесів клітини. Т. зацікавився цитохромом С, ферментом, катализирующим окислювальні реакції на поверхні мітохондрій, «енергетичних станцій» клітини.

Повернувшись у 1935 р. у Стокгольм, Т. продовжив свої дослідження цитохрому С. В цьому році він розділив кристалічний цитохром С на два компонента: коензим (каталізатор) і апофермент (чистий білок), які спільно забезпечували протягом окислювальних реакцій. Після створення у 1937 р. медичного Нобелівського інституту Т. був призначений туди професором і керівником відділу біохімії. З одним із співробітників він відвідав лабораторії Європи і вивчив їх технічне оснащення, щоб організувати найсучасніші дослідні структури в стінах тільки що створеного, але ще не побудованого інституту. Почалася друга світова війна відстрочила подальшу роботу над його проектом. Хоча нейтралітет Швеції давав можливість Т. продовжувати дослідження, співпраця з іноземними вченими було обмежено.

У 1939 р. Т. провів три місяці в США, вивчаючи біохімію білків з Лайнусом К. Полінгом в Каліфорнійському технологічному інституті в Пасадені. Після повернення в Стокгольм він знову сконцентрував свою увагу на біохімії гемопротеина, особливо на тривимірних просторових відносинах між гемом (небілкової, нерозчинної, що містить залізо протопофириновой частини гемоглобіну), білковими компонентами цитохрому С і субмолекулярными механізмами біологічних окислювально-відновних реакцій. Під час війни він також досліджував іншу групу гемопротеиновых ферментів, що належать до пероксидазокаталазной системі. Пероксидази, що представляють собою окислювальні ферменти, що зустрічаються в клітинах печінки, а також беруть участь у диханні рослин.

Після війни Т. очистив і отримав в кристалічному вигляді міоглобін з сечі і м’язи серця двох братів, померлих від паралітичної миолобинурии, захворювання, що характеризується міопатію і наявністю міоглобіну в сечі. У період цих багаторічних досліджень він і його колеги на основі нових біофізичних методів розробили експериментальні способи вивчення гемопротеинов, які вимагали щодо малих кількостей біологічного матеріалу і були значно вдосконалені в порівнянні з існуючими.

Медичний Нобелівський інститут був відкритий в Стокгольмі в 1947 р., що частково стало можливим завдяки підтримці Рокфеллерівського суспільства і Національного інституту охорони здоров’я США. Оскільки Т. не прагнув до викладацької діяльності, він організував роботу в дослідницьких лабораторіях з урахуванням своїх наукових інтересів. Зокрема, він керував дослідженнями ряду видатних учених, включаючи Суне Бергстрема.

В кінці 40-х рр .. Т. у співдружності з Брайтоном Чансом з Пенсільванського університету звернули увагу на окрему групу окислювальних ферментів, алкогольдегидрогеназ, наявну в різноманітних формах. Алкогольдегідрогеназа – фермент, що каталізує окислення алкоголю (етанолу) в альдегід (ацетальдегід) у клітинах печінки. Оскільки Т. і Чані визначили послідовність реакцій в цьому процесі, то механізм цих реакцій був названий механізмом Теорелля – Чанса.

Нобелівська премія по фізіології і медицині 1955 р. була присуджена Т. «за відкриття, що стосуються природи і механізму дії окисних ферментів». У Нобелівській лекції при врученні премії Т. описав кінцеву мету досліджень ферментів як «заповнення зяючої прірви між біохімією і морфологією».

У 60-х рр. і на початку 70-х рр .. Т. виконував адміністративні обов’язки в Центральному фонді Товариства Веннер-Гріна, який займався фінансуванням і організацією досліджень запрошених в Стокгольм вчених. Після відходу Т. з Каролінського інституту в 1970 р. симпозіуми Веннер-Гріна з окисно-відновним ферментам проводилися в його честь.

Відомий серед своїх колег як добрий, доброзичливий людина з великим почуттям гумору, Тобто протягом багатьох років був головою Стокгольмського філармонічного товариства. Після перенесеного в 1974 р. інсульту його здоров’я почало погіршуватися, і через два роки Т. відмовився від своїх обов’язків Веннер-Грін-центрі. Під час подорожі на острів Люстері влітку 1982 р. він помер у віці 79 років.

Нагороди Т. включають медаль Пауля Каррера з хімії Цюріхського університету, медаль Шеле Асоціації німецьких фармакологів, медаль Сіба Лондонського біохімічного товариства, ювілейну медаль на честь 150-річчя Каролінського інституту. Він був членом Шведської хімічної асоціації, Шведського товариства лікарів і хірургів, Шведської королівської академії наук, Міжнародного біохімічного товариства, Датської королівської, Норвезької та Американської академій наук і мистецтв, Американського філософського товариства та Лондонського королівського товариства. Він був визнаний гідним почесних ступенів університетів Парижа, Пенсільванії, огайо, Кентуккі, Мічигану і Брюсселя.