Нобелови лауреати – 1955 година

Хуго Теорел (Hugo Theorell)

6 юли 1903 г. – 15 август 1982 г.

Нобелова награда за физиология или медицина

(За откритията му, свързани с природата и начина на действие на окислителните ферменти.)

Шведският биохимик Аксел Хуго Теодор Теорел е роден в Линшопинг и е второто от трите деца на Туре Теорел, военен хирург, и Армида (Бел) Теорел. Майка му, превъзходна пианистка, която често акомпанира на своя съпруг, който е талантлив певец, развива у момчето любов към музиката.

Когато е на три години, Теорел заболява от полиомиелит. Макар че в резултат от болестта се парализира левият му крак, направената след шест години операция за трансплантиране на мускулна тъкан, му дава възможността да се движи. Докато оздравява, момчето се научава да свири на цигулка и, когато постъпва в държавното сред училище в Линшопинг, става диригент на ученическия оркестър; също така е председател на училищното научно дружество. През лятото на 1920 г. Теорел, който мечтае да стане инженер, се обучава в областта на инженерните дейности на шведската железопътна линия. Но през следващата година, след като завършва средното училище, той решава да тръгне по стъпките на своя баща и да се заеме с медицина.

През 1021 г. Теорел постъпва в Каролинския университет н Стокхолм; завършва обучителната програма за три години и през 1924 г. получава степента бакалавър по медицина. След година в Пастьоровия институт, където се занимава с бактериология, се връща в Стокхолм, където е назначен за асистент по медицинска химия в Каролинския институт. Едно от първите му изследвания е изучаването на влиянието на липидите върху скоростта на утаяването на еритроцитите (червените кръвни телца). Изследванията показват, че липидите съдействат за намаляване на скоростта на утаяване. В същото време той се занимава и с усъвършенстване на електрофорезата - лабораторен метод, използван за разделяне на белтъчините на плазмата (албумините и глобулините), който той прилага по-късно за изолиране и пречистване на ферменти и коферменти (устойчиви на нагряване, разтворими във вода компоненти на ферментите). След получаване на званието професор през 1928 г. Теорел защитава дисертация за липидите на плазмата и е удостоен през 1930 г. със степента доктор по философия.

През следващата година той се жени за Елин Маргит Елизабет Алениус, пеанистка, която учи с една от сестрите му в Стокхолм. Съпрузите имат дъщеря и трима сина. По време на медения си месец съпрузите Теорел пътешестват с велосипеди по Англия, а след това заминават за Париж, където се срещат с клавесинистката Ванда Ландовска. Докато съпругата му и Ландовска се занимават три месеца с музика В Париж, Теорел се връща в Каролинския институт, където работи като лекар и чете лекции по биохимия.

През същото това време той продължава да изследва физическо-химичните свойства на миоглобина, съдържащ се в мускулната тъкан и състоящ се от белтъчна част - глобин, и небетъчна група; тази тема е отворена през 1897 г. от учени в Каролинския университет. Като хемоглобина, който пренася кислорода в еритроцитите, и миоглобинът запазва кислорода в мускулите на животните и човека.

По това време не е ясно дали молекулите на миоглобина и хемоглобина са идентични и Теорел възнамерява да проведе експерименти за разрешаването на този въпрос. Отначало той изолира белтъчната част на миоглобина по метода на ултрацентрофугирането (високоскоростно въртене в центрофуга) и електрофорезата (движение на колоидни частици под влиянието на електрическо поле). След това определя физическите и химическите характеристики на белтъчината, включително скоростта на седиментация (утаяване), дифузията, афинитета към кислород и влиянието на рН върху афинитета към кислород. И накрая сравнява характеристиките на двете молекули, като по този начин демонстрира, че миоглобинът и хемоглобинът не са идентични. Но той определя неточно, че молекулярната маса на миоглобина е половината от масата на хемоглобина. (По-късно е доказано, че молекулярната маса на миоглобина е една четвърт от масата на хемоглобина.) По-ниската молекулярна маса обяснява ефекта екскреция (отделяне) на миоглобин от бъбреците при миоглобинурия, състояние, при което се открива миоглобин в урината.

През 1932 г. Теорел е назначен за адюнкт-професор по медицина и физическа химия в Успалския университет, а през следващите две години е стипендиант на Рокфелеровия фонд в Института по клетъчна физиология „Кайзер Вилхелм“ (днес - Институт „Макс Планк“) в Берлин. Там, в лабораторията на Ото Варбург, той прави опити за изолиране и идентифициране на ферментите, катализиращи клетъчното дишане, или окислителните клетъчни реакции. По това време, когато Теорел започва да проучва окислителните ферменти, биохимическият модел на биологическото окисляване и биоенергетиката са в началото на своето създаване. През XIX в. френският физиолог Клод Бернар открива гликоген в чернодробните клетки на експериментални животни, а Луи Пастьор и други изследователи описват метаболизма на гликогена и глюкозата в живите клетки.

Гликогенът, сложен въглехидрат, е форма, под която се запазва основният източник на клетъчна енергия - глюкозата - в клетките. Гликогенът и продуктът на неговото делене (глюкозата) метаболизират по един от двата възможни биохимични начина: аеробна гликолиза, която изисква присъствие на кислород, или анаеробна, протичаща при отсъствие на кислород. Аеробният начин на метаболизъм на глюкозата е по-естествен механизъм за получаване на клетъчна енергия от анаеробния.

Алберт Сент-Дьорди открива, че окисляването на въглехидратите до въглероден двуокис и вода се катализира от определени ферменти от групата на карбоксилазите. Към средата на 30-те години става ясно, че превръщането на пирувата (сол или етер на пирогроздената киселина) във въглероден двуокис и вода е цикличен процес, при който се образуват богати на енергия молекули аденозинтрифосфат, основен източник на енергия за различните биохимични процеси в клетката. Теорел проявява интерес и към цитохром С, фермент, катализиращ окислителните реакции на повърхността на митохондриите, „енергетичните станции“ на клетката.

Когато се връща през 1935 г. в Стокхолм, Теорел продължава да изследва цитохром С. Той разделя кристален цитохром С на два компонента: коензим (катализатор) и апофермент (чист протеин), които осъществяват заедно окислителните реакции. След създаването през 1937 г. на медицинския Нобелов институт Теорел е назначен там за професор и ръководител на отдела по биохимия. С един от своите сътрудници той посещава различни лаборатории в Европа и изучава тяхното техническо оборудване, за да организира най-съвременните изследователски структури в току-що създадения, но още непостроен институт. Започналата Втора световна война отсрочва по-нататъшната работа по неговия проект. Макар че неутралитетът на Швеция дава възможност на Теорел да продължи своите изследвания, сътрудничеството му с чуждестранните учени е ограничено.

През 1939 г. Теорел прекарва три месеца в САЩ, където изучава биохимията на протеините с Лайнъс К. Полинг в Калифорнийския технологичен институт в Пасадена. След завръщането си в Стокхолм концентрира отново вниманието си върху биохимията на хемопротеина, особено върху тримерните пространствени взаимоотношения между хема (небелтъчна, неразтворима, съдържаща желязо протопорфиринова част на хемоглобина), белтъчните компоненти на цитохром С и субмолекулярните механизми на биологичните окислително-възстановителни реакции. По време на войната той изследва също така друга група хемопротеинови ферменти, отнасящи се към пероксидазокаталазната система. Пероксидазите, които са окислителни ферменти, се срещат в чернодробните клетки, а също така участват при дишането на растенията.

След войната Теорел пречиства и получава в кристален вид миоглобин от урината и сърдечните мускули на двама братя, починали от паралитична миолобинурия, заболяване, което се характеризира с миопатия и наличие на миоглобин в урината. По време на многогодишните изследвания той и неговите колеги разработват на основата на новите биофизически методи експериментални похвати за изучаване на хемопротеините, които изискват относително малки количества биологичен материал и са значително усъвършенствани по отношение на съществуващите.

Медицинският Нобелов институт е открит в Стокхолм през 1947 г., което отчасти става възможно благодарение на подкрепата на Рокфелеровото дружество и на Националния институт по здравеопазване на САЩ. Понеже не се стреми към преподавателска дейност, Теорел организира работата в изследователските лаборатории от гледна точка на своите научни интереси. По-специално - ръководи изследванията на редица известни учени, сред които и Суне Бергстрьом.

През 40-те години Теорел и Брайтън Чанс от Пенсилванския университет обръщат внимание на отделна група окислителни ферменти, алкохолдехидрогенази, които са най-разнообразни по форми. Алкохолдехидрогеназът е фермент, катализиращ окисляването на алкохола (етанола) до алдехид (ацеталдехид) в чернодробните клетки. Понеже Теорел и Чанс определят последователността на реакциите в този процес, механизмът на тези реакции е наречен механизъм на Теорел-Чанс.

През 60-те години и началото на 70-те Теорел изпълнява административни задължения в Централния фонд на дружеството „Вернер-Грен“, занимаващо се с финансирането и организирането на изследванията на учени, поканени в Стокхолм. След като напуска Каролинския институт през 1970 г., симпозиумите на „Вернер-Грен“ за окислително-възстановителните процеси се провеждат в негова чест.

Известен сред своите колеги като добър, дружелюбен човек с чувство за хумор, Теорел в продължение на много години е председател на Стокхолмското филхармонично дружество. След като получава през 1974 г. инсулт, здравето му започва да се влошава и две години хо-късно той се отказва от задълженията си в центъра „Вернер-Грен“. Умира по време на пътуване на един от шведските острови.

Наградите на Теорел включват медала Паул Карера за химия на Цюрихския университет, медала Шеле на Асоциацията на немските фармаколози, медала Сиба на Лондонското биохимично дружество и юбилейния медал за 150-годишнината на Каролинския институт. Теорел е член на Шведската химическа асоциация, на Шведското дружество на лекарите и хирурзите, на Шведската кралска академия на науките, на Международното биохимично дружество, на Датската кралска академия, на Норвежката академия, на Американската академия на науките и изкуствата, на Американското философско дружество и на Лондонското кралско дружество. Удостоен е с почетни степени на университетите в Париж, Пенсилвания, Кентъки, Мичиган и Брюксел.

Превод от руски: Павел Б. Николов