Кіріспе

Бельгиялық биохимик және цитолог (1917–2013) Кристиан Рене Мари Жозеф, Виконт де Дюве (2 қазан 1917 – 4 мамыр 2013) – Нобель сыйлығының лауреаты, бельгиялық цитолог және биохимик. Ол екі жасуша органелласын – пероксисома мен лизосоманы жаңадан ашты, 1974 жылы Альберт Клод пен Джордж Е. Паладемен бірге физиология немесе медицина саласындағы Нобель сыйлығын (“жасушаның құрылымдық және функционалдық ұйымына қатысты жаңалықтары үшін”) бөлісті. Пероксисома мен лизосомадан өзге, ол бір ретте аутофагия, эндоцитоз және экзоцитоз сияқты ғылыми атауларды ойлап тапты. Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде бельгиялық босқындардың ұлы ретінде де Дюве Англияның Суррей округіндегі Темз-Диттон қаласында дүниеге келді. 1920 жылы отбасы Бельгияға оралды. Ол Антверпендегі Our Lady колледжінде иезуиттер тәрбиесінде өсті және Лёвендегі католик университетінде медицинаны оқыды. 1941 жылы медицина докторы атағын алғаннан кейін химия саласындағы зерттеулерге қатысып, инсулин мен оның қант диабетіне қатысы туралы жұмыс істеді. Оның диссертациясы 1945 жылы жоғары оқу орнынан жоғары білім беруде (PhD) ең жоғары дәрежеге ие болуына мүмкіндік берді. 1946 жылы пенициллинді тазарту жөніндегі жұмысы үшін ғылым магистрі дәрежесін алды. Ол Стокгольмдегі Каролинска институтында (кейіннен Нобель сыйлығының лауреаты) Хьюго Теореллдің және Сент-Луистағы Вашингтон университетінде Карл мен Герти Коридің басшылығымен оқуын жалғастырды. 1947 жылы Лёвендегі медицина факультетіне оқуға түсті. 1960 жылы ол Рокфеллер институтына (қазіргі Рокфеллер университеті) шақырылды. Лёвенмен өзара келісім бойынша ол 1962 жылдан бастап екі университетте де профессор болып жұмыс істеді, уақытын Лёвен мен Нью-Йорк арасында бөліп отырды. 1974 жылы, Нобель сыйлығын алған жылы, ол ICP-ні құрды, кейін ол де Дюве институты деп аталды. 1985 жылы Лувен университетінде, ал 1988 жылы Рокфеллер университетінде зейнеткерлік демалысына шықты. Де Дювеге 1989 жылы Бельгия королі Бадуин виконт шені берді. Ол сондай-ақ Франки сыйлығының, Гайрднер қоры халықаралық сыйлығының, Хайнекен сыйлығының және Э. Б. Уилсон медалінің иегері болды. 1974 жылы ол Брюссельдегі Халықаралық жасушалық және молекулалық патология институтын құрды, ол 2005 жылы де Дюве институты болып қайта аталды. Ол L'Oréal UNESCO әйелдерге арналған ғылым сыйлығының негізін қалаушы президенті болды. Ол ұзаққа созылған қатерлі ісік және қарыншалық фибрилляциядан кейін заңды эвтаназия арқылы қайтыс болды. Ол эндокринология саласында мамандық алғысы келді және бельгиялық физиолог Джозеф П. Буккарттың зертханасына қосылды, оның басты қызығушылығы инсулин болды. 1940 жылы медицина мектебінің соңғы курсында немістер Бельгияны басып алды. Ол Бельгия армиясына шақырылып, Францияның оңтүстігіне медициналық офицер ретінде жіберілді. Сол жерде ол немістердің тұтқынына айналды. Неміс және фламанд тілдерін жақсы білуі оған тұтқынға алғандарды алдауға көмектесті. Ол Бельгияға қашып қайтып келді, бұл оқиғаны кейіннен "қаһармандыққа қарағанда көмескі" деп сипаттады. Кейін 1946 жылы химиядан ғылым магистрі дәрежесін алды, ол үшін пенициллинді тазарту бойынша жұмыс істеді. Биохимиядағы білімін арттыру үшін ол 1946-1947 жылдары 18 ай бойы Стокгольмдегі Нобель медицина институтында Хьюго Теореллдің (кейіннен 1955 жылы Физиология немесе медицина саласындағы Нобель сыйлығын жеңіп алған) зертханасында оқыды. 1947 жылы ол Рокфеллер қорынан қаржылай көмек алып, алты ай бойы Карл мен Герти Коримен Сент-Луистегі Вашингтон университетінде жұмыс істеді (ерлі-зайыптылар 1947 жылы Физиология немесе медицина саласындағы Нобель сыйлығының бірлескен иегерлері болды).

Мансап және зерттеу

1947 жылдың наурыз айында де Дюве Левен Католик университетінің медицина мектебінің физиологиялық химиядан оқытушы факультетіне қосылды. 1951 жылы толық профессор атанды. 1960 жылы Нью-Йорк қаласындағы Рокфеллер институтының (қазіргі Рокфеллер университеті) президенті Детлев Бронк оны Брюссельде кездестіріп, профессорлық қызмет пен зертхана ұсынды. Левен университетінің ректоры де Дювені толық жоғалтудан қорқып, кешкі ас дастарқанында де Дюве жартылай штат бойынша жұмыс істейтін, оқытудан және емтихан қабылдаудан босатылатын келісімге келді. Ректор мен Бронк бастапқыда бес жылға созылатын келісім жасасты. Ресми іске асыру 1962 жылы болды, де Дюве бір мезгілде Левендегі және Рокфеллер университетіндегі зертханаларды басқарды, уақытын Нью-Йорк пен Левен арасында бөліп отырды. 1969 жылы Левен Католик университеті тілдік принцип бойынша екі жеке университет болып бөлінді. Де Дюве француз тіліндегі Université catholique de Louvain университетіне қосылуды таңдады. 1985 жылы Лувен университетінде, ал 1988 жылы Рокфеллерде зейнеткерлік демалысына шықты, бірақ ғылыми зерттеулерін жалғастырды. Ол, басқа да тақырыптармен қатар, егеуқұйрық бауыр жасушаларындағы ферменттердің таралуын жылдамдық зоналық центрифугалау арқылы зерттеді. Оның жасушаларды фракциялау жөніндегі жұмысы жасуша құрылымдарының функциясын түсінуге көмектесті. Ол жасушалық биохимия және жасуша биологиясы саласында маманданған және жаңа жасуша органеллаларын ашты.

Глюкагонды қайта ашу

Глюкагон гормоны 1923 жылы К. П. Кимболл мен Джон Р. Мёрлин панкреатикалық экстракттардың арасында гипергликемиялық (қандағы қантты көтеруші) зат ретінде табылды. Глюкагонның биологиялық маңызы белгісіз болғандықтан, оның атауы дерлік ұмытылды. Де Дюв Лювен университетінде Буккартпен бірге инсулинмен жұмыс істеген кезде бұл мәселе әлі де шешілмеген еді. 1921 жылдан бастап инсулин – алғашқы коммерциялық гормоналды препарат, оны бастапқыда Eli Lilly and Company компаниясы өндірді. Бірақ олардың экстракция әдістері жеңіл гипергликемияға себеп болатын қоспаны қамтыды, бұл күтілген немесе қалаған нәтижеге кері болды. 1944 жылдың мамырында де Дюв кристалдау арқылы бұл қоспаны жоюға болатынын түсінді. Ол Lilly компаниясының инсулин өндірісінің қоспамен ластанғанын көрсетті, яғни, егер тышқандарға Lilly инсулині енгізілсе, бастапқы гипергликемия байқалады, ал Даниялық Novo инсулині мұндай әсер көрсетпейді. 1947 жылы жариялаған зерттеулерінен кейін Lilly компаниясы қоспаны жою үшін өндіріс әдістерін жаңартты. Сол кезде де Дюв Карл Кори мен Герти Кориге Сент-Луис қаласындағы Вашингтон университетіне қосылды, онда ол болашақта физиология немесе медицина саласындағы Нобель сыйлығын жеңіп алған Эрл Уилбур Сазерленд кішімен бірге жұмыс істеді. Де Дювтің глюкагонның панкреатикалық альфа жасушаларымен өндіріледі деген алғашқы гипотезасы расталды, ол кобальттың әсерінен зақымдалған альфа жасушалары глюкагон өндіруді тоқтататынын көрсетті. 1953 жылы ол тазартылған гормонды бөліп алды, соның ішінде құстардан да. Де Дюв инсулин өндірісінің (қандағы қант деңгейін төмендететін) бауырдағы глюкозаның сіңуін стимуляциялайтынын бірінші болып болжады; ол сондай-ақ қандағы қант деңгейін қалыпты деңгейде ұстау үшін инсулин мен глюкагон өндірісін теңестіретін механизм бар екенін ұсынды (гомеостазға қараңыз). Бұл идея сол кезде көп пікірталас тудырды, бірақ глюкагонды қайта ашу оның тезистерін растады. 1953 жылы ол глюкагонның глюкоза өндірісіне (демек, сіңуіне) әсер ететінін тәжірибе жүзінде дәлелдеді.

Лизосоманың ашылуы

Кристиан де Дюв және оның командасы бауыр жасушаларында инсулиннің әсер ету механизмін зерттеуді жалғастырды, назарды қант метаболизміндегі (гликолиз) негізгі фермент – глюкоза-6-фосфатаза ферментіне, сондай-ақ инсулиннің нысанасына аударды. Олар G6P қандағы қант деңгейін реттеудегі басты фермент екенін анықтады, бірақ, қайта-қайта тәжірибелер жүргізгеніне қарамастан, ферментті жасушалық экстракттардан тазалап, бөліп алуға қол жеткізе алмады. Сондықтан олар фермент белсенділігін анықтау үшін жасушаларды фракциялаудың күрделі әдісіне көшті. Осы сәтте кездейсоқ жағдаймен ашылу орын алды. Фермент белсенділігін дәл бағалау үшін команда стандартты фермент – қышқыл фосфатазаны қолдану тәсілін қабылдады, бірақ белсенділік күтпегендей төмен екенін анықтады – өте төмен, яғни күтілген мәннің шамамен 10% құрады. Бір күні олар бес күн сақталған тазартылған жасуша фракцияларының фермент белсенділігін өлшеді. Олардың таңғалуына орай, фермент белсенділігі жаңа үлгідегідей деңгейге дейін жоғарылады; және процедура қайталанған сайын осыған ұқсас нәтижелер алынды. Бұл ферменттердің субстратқа жылдам қол жеткізуін шектейтін бір түрлі кедергі бар деген гипотезаға әкелді, сондықтан ферменттер белгілі бір уақыт өткен соң ғана тарала алады. Олар бұл кедергіні «мембранамен қоршалған және құрамында қышқыл фосфатаза бар қап тәрізді құрылым» деп сипаттады. Жасуша фракциялау процедурасынан алынған бір-бірімен байланысы жоқ фермент мембраналық фракциялардан шыққан, олар жасуша органельдері екені белгілі. 1955 жылы де Дюв оларды ас қорыту қасиеттерін көрсететін «лизосомалар» деп атады. Сол жылы Вермонт университетінен Алекс Б. Новиков де Дювтің зертханасына келіп, электронды микроскопияны қолданып, лизосома органельінің алғашқы визуалды дәлелін жасады. Қышқыл фосфатазаны бояу әдісін қолдану арқылы де Дюв және Новиков лизосомалардың гидролиздік ферменттерінің (қышқыл гидролазаларының) орналасқан жерін растады.

Пероксисоманың ашылуы

Серендипити де Дювті тағы бір маңызды жаңалыққа бастап келді. Лизосоманың расталғаннан кейін, де Дювтың командасы егеуқұйрық бауыр жасушаларының фракциясында урат оксидаза ферментінің болуына алаңдады. Де Дюв бұл лизосома емес деп ойлады, себебі ол лизосомалық ферменттерге тән қышқыл гидролаза емес; алайда, оның таралуы қышқыл фосфатаза ферментінің таралуымен ұқсас болды. 1960 жылы ол тағы басқа ферменттерді (каталаза және D аминқышқылы оксидаза) тапты, олар да жасуша фракциясында ұқсас таралып, алғашқыда митохондриялық ферменттер деп есептелді. (В. Бернхард пен К. Руйльер мұндай митохондриядан тыс органеллаларды микроденелер деп сипаттаған және олардың митохондрияның алғы құрылымы екеніне сенген). Де Дюв үш ферменттің химиялық қасиеттерінің ұқсас екенін және басқа пероксид түзілетін оксидазаларға саякес екенін атап өтті. Де Дюв жаңа табылған ферменттерді микроденелер деп атауға күмәнданды, себебі, оның сөзімен айтқанда, "олардың ферменттік құрамы және бауыр жасушаларының физиологиясындағы рөлі туралы қазіргі уақытта ұсынысты негіздеу үшін жеткілікті мәлімет жоқ". Ол бұл ферменттердің бір жасуша органелласына жататынын, бірақ бұрын белгілі органеллалардан ерекшеленетінін айтты. 1966 жылы бұл ресми түрде жарияланды, органеллалар пероксисомалар деп аталды, себебі олар пероксидаза реакцияларына қатысады. 1968 жылы ол пероксисомаларды ірі көлемде дайындауға қол жеткізді, соның нәтижесінде l α гидроксиқышқыл оксидазасы, d аминқышқыл оксидазасы және каталазаның барлығы пероксисомаларға тән екені расталды. Де Дюв және оның командасы пероксисомалардың маңызды метаболикалық рөл атқаратынын көрсетті, соның ішінде митохондриядағыдан өзгеше жолмен өте ұзын тізбекті май қышқылдарының β-окистенуі; және олар өсімдіктер мен протозоаларды қоса алғанда, әртүрлі жасушаларда кездесетін, эволюциялық байланысты органеллалардың үлкен отбасының мүшелері болып табылады, онда олар ерекше функцияларды атқарады. (Оларға глиоксисомалар және гликосомалар сияқты арнайы атаулар берілген.)

Ұяшықтардың шығу тегі

Де Дювтің жұмысы эндосимбиотикалық теорияны қабылдауға қатысты жаңа консенсусқа үлкен үлес қосты; бұл теория эукариоттық жасушалардағы органеллалардың эукариоттық жасушалардың ішінде эндосимбионттар ретінде тіршілік еткен белгілі бір прокариоттық жасушалардан пайда болғанын айтады. Де Дювтің пікірінше, еукариоттық жасушалар алдымен өздерінің құрылымы мен қасиеттерімен, соның ішінде эндоцитоз арқылы қоректік заттарды сіңіру және оларды жасуша ішінде қорыту қабілетімен дамыды. Кейіннен прокариоттық жасушалар қосылып, қосымша органеллалар пайда болды. Де Дюв Жердің алғашқы атмосферасындағы еркін молекулалық оттегінің мөлшері артып келе жатқанда, оған төтеп беруге көмектесетін пероксисомалардың алғашқы эндосимбионттар болуы мүмкін деген болжам жасады. Пероксисомалардың өз ДНК-сы болмағандықтан, бұл теория митохондриялар мен хлоропластарға қатысты ұсыныстарға қарағанда аз дәлелдермен негізделген. Оның өмірінің соңғы жылдары көбінесе тіршіліктің пайда болуын зерттеуге арналды, ол бұл әлі де болжамдық сала екенін мойындады (тиоэстерге қараңыз).

Діндік наным-сенімдер

Де Дюве католик дінінде тәрбиеленген. Өмірінің соңғы жылдарында ол агностицизмге, тіпті қатаң атеизмге бейімделді. Де Дюве: "Қазіргі таңда көптеген биологтар өмір мен сананы жай ғана кездейсоқтықтан пайда болған өнім деп емес, ғаламның құрылымына жазылған ғарыштық қажеттіліктер деп қарастырады", - деген пікір білдірді. Өліміне бір ай қалғанда бельгиялық "Le Soir" газетіне берген сұхбатында: "Мен өлімнен қорқамын десем, артық айтқан болармын, бірақ мен одан кейін не болатынынан қорқамын, себебі мен дінге сенбеймін", - деп ашық айтты. Ол биологиялық эволюцияны факт ретінде нығайлы қолдады және жаратылыс ғылымы мен интеллектуалды дизайнды сынға алды, бұл туралы оның соңғы кітабы "Түпкі күнәнің генетикасы: Табиғи іріктелудің адамзаттың болашағына әсері" еңбегінде нақты көрсетілген. Ол 2008 жылғы Луизиана ғылым білімі туралы заңын жоюға қолдау көрсеткен ғылым саласындағы жетпіс сегіз Нобель жүлдесінің иегерлерінің қатарында болды.

Отбасы

Оның отбасы (фон Дюве) Ганноверден шыққан және Ватерлоо шайқасынан кейін Бельгияға қоныс аударды. Де Дюв 1943 жылдың 30 қыркүйегінде Жанин Германға үйленді. Олардың екі ұлы болды, олардың бірі белгілі өнер профессоры Тьерри де Дюв, сондай-ақ екі қызы болды. Жанин 2008 жылы 86 жасында дүние салды. Де Дюв өсиеті бойынша кремацияланды, ал күлі отбасы мүшелері мен достары арасында таратылды.

Марапаттар мен құрметтер

Де Дюв 1960 жылы биология және медицина ғылымдары бойынша Франки сыйлығын, ал 1974 жылы физиология немесе медицина саласындағы Нобель сыйлығын жеңіп алды. Бельгия королі Бадуин оны 1989 жылы виконт шенін беріп наградлады, сондай-ақ 1973 жылы Нидерланды Корольдік өнер және ғылым академиясының биохимия және биофизика саласындағы доктор Х. П. Хайнекен сыйлығымен марапаттады. 1975 жылы АҚШ Ұлттық ғылым академиясының шетелдік мүшесі болып сайланды. 1978 жылы Ұлыбритания биохимия қоғамының Харден медалін, 1981 жылы Олбэни медициналық колледжінің Теобальд Смит сыйлығын, 1985 жылы Хименес Диас сыйлығын, 1986 жылы Вирджиния медициналық колледжінің «Биохимияның инноваторлары» сыйлығын және 1989 жылы Э. Б. Уилсон медалін алды. Ол Бельгия Корольдік медицина академиясының, ғылым, өнер және әдебиет академиясының, Ватиканның Понтификалық ғылым академиясының, Америка өнер және ғылым академиясының, Франция Ұлттық медицина академиясының, Париж ғылым академиясының, Германия табиғат зерттеушілер академиясының (Leopoldina), Америка философиялық қоғамының мүшесі болды. 1988 жылы Корольдік қоғамның шетелдік мүшесі болып сайланды және 1991 жылға дейін оның президенті қызметін атқарды. Оның 80 жылдығына орай 1997 жылы институт Кристиан де Дюв атындағы Жасушалық патология институты болып қайта аталды. 2005 жылы атауы қысқартылып, жай ғана «Де Дюв институты» деп өзгертілді. Де Дюв 1951 жылдың 15 қыркүйегінде құрылған Бельгия биохимия және молекулалық биология қоғамының негіс қалаушыларының бірі болды. Де Дюв маңызды ғылыми терминологияны ойлап тапқан ғалым ретінде танылады. Ол 1955 жылы «лизосома», 1966 жылы «пероксисома» терминдерін, ал 1963 жылдың 12-14 ақпанында Лондонда өткен Лизосомалар тақырыбындағы Ciba Foundation симпозиумында «автофагия», «эндоцитоз» және «экзоцитоз» терминдерін бірдей қолданды, сол кезде ол «сөздерді ойлап табуға ынталы» болған. Де Дювтің өмірі, оның Нобель сыйлығына әкелген еңбектері және биологияға деген құштарлығы туралы Аурели Вийнанц түсірген «Нобель сыйлығының портреті: Кристиан де Дюв» (Portrait de Nobel: Christian de Duve) атты деректі фильмі бар. Алғаш рет 2012 жылы Eurochannel телеарнасында көрсетілді.