詹姆斯_萨姆纳与脲酶引起的争论.pdf

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1、. , 己 。 游 萨姆纳与腺酶引起的争论 A l b er t B . C ost a 著郝军山摘译 . 时至今月化学家们认为膝 纷然 是蛋白质 。 然而 , 这 _ 种棍念在差多条多o年前,走发生在科学嗦们 , 中那 场 旷 , 日特久的争论摊十年之久)的焦盆 . 1 9部年 , 詹姆斯 烤姆梦 (J a“ 跳功叮时)一位在肖时还鲜为人 “ 的井国也续家 , 声称分离出一终结 晶态形式的璐、自 办这种岭乏犷种蛋白质 。 他的这项工作 曹遭喇怀疑 、 态告甚至稗禽的反时 。 本文调查少萨姆纳的这研究 一 工作护他的主共欲王以及有关那场争论最终消声匿迹 的来龙去脉 。 卜 “ 詹姆斯 萨姆纳(

2、而m e“S咚 协p时)1 8解年出生 于马萨堵塞州汁个富裕的棉纺制造商家庭一还在孩提 时代他作为一个朝气蓬勃的猎手 , 就于冲0 4年偶然被 他的狩猎伙伴击伤后 失去左臂 。 由于严重截肢使他惯 犷用左手的习惯失去了作用 , 但他硬是磨拣成个右撤子 一, 一而且 身体的残殊界激励他搜长体育活动卜他瞥是位 杰出的网球运那麟蹄雪高手 。_ “ 解 萨姆纳在从事家庭商务前于19 。年至妈1吞年就 读于哈佛大学奋截是在哈佛激起了他对科学的兴趣 , 但他于 1911 , 年接受了加拿大在新布伦斯威充韵Mt 洛呼 。乙学院的妙 滋化学和生理乳 一 1 9 1 碑他又重 褥冶佛攻诱生物 化学博士学仇加1

3、5年在获得了哲学 博士 (PhD)孝位后 , 加盟科内尔(C。”u)大学的学 术委员会 , 直到均5 5年他退休后才退出该委员会 , 萨姆纳在科内尔大学承担了极为繁重的教 学任 务 , 他记起一 位拿理化学家劳伦斯 , 亨德森(卜咖r e - 毕笋 H e u d e r 阳n)在讨论酶的种种奥秘时卯曾声称除非 健立了新的分 离方法否则不会分离出任何一种酶 、 因 而分离酶的雄雌遂成如萨姆纳毕生的研究课题 。 他从 仪 9 1再年开始肴手研究9 年后获得成功 。 崛醉的分离 、 . 一 药举威尔斯蒂卿 . (W 川“协tt e r )在德国进行酶的研 究时 , . , 萨姆续探正在科内尔大学梦

4、想分离一种酶呢! , 他 想 , 除非分离到一种纯态的酶 , 否则对酶的不确知就不 会得到解决 . 他选择了服酶作为他的研究对象 , 因为 在他的博士论文研究期间他就是用这种酶作为一种定 俊试剂来评估服的 。 191 7 年已知服酶含量最丰富的材 料是刀豆 。 他买到些刀豆 , 但力豆在服酶含量上变化 很大 , 证胡对他的研究而言往往是不合适的 , 因为 一其 含量太低了 。 最后他设祛寻觅具有高眼酶含最的促进 刃豆生长的一些供应者奋 一 _ 接下来的4年里萨姆纳试了几种不同的萃取方法 和许多溶剂到192 1 年他的第一个休假年到来时 一还 是收效甚微 。 : 19兜年当萨姆纳试行了威尔斯蒂特

5、发展的纯化酶 、。的圾附卖验, 发现这些实验并不穷砰么令人满意时 , 他变 得更为心灰意冷了 , 还是他的哈佛 良师奥托 福林 (0 优吞Fo li。) , 终于为他带来了新的希望 , 福林告诉他 一 稀母晾对萃取出脉晦来说是一种比其他溶剂玻好时容 剂 。 萨姆纳发现把乙醇萃取物牲低温下保存能够获得 的酶的浓度比以前大1叨梧 . 通过用乙醇萃取刀豆粉 , 除去其不溶部分贬皇现很少眠酶活性) , 他获得了一种 具有高服酶活性的溶液最玲 , 他终于从这种萃取物 中除去了一种又一种物质 。 到 1匀蛇年 , 他已分离出几 种蛋白质 、 碳水化合物 、脂类及色素。 最终他专心研究 . 他不能再萃取任何

6、附加物质的一种残留物 。 1926年当 他试用了一种稀丙酮溶剂时 , 发现了从这种残留物中 分离出探酶的关键所在 。 证明这最后一个步骤其实很 简单 。 他让这种丙酮萃取物年早 。C冰箱过滤过夜, 第 二天在把滤液离心以除去不溶物后 , 他取一点儿滤液 放在显微镜下观察沂在这种 液体中飘浮的是些他以前 , 从未见过的很小的八面晶体 , 加添尿素缓冲液 , 这些八 、 面晶体在溶液中呈现高腺酶活质 。 对蛋白反的缩二服 、 黄蛋白色反应 、荀三酮试验, 这些晶体也产生正反应结 果 。 萨姆纳下结论道这些八面晶体肯定是腮酶 。 这项 旷日持久的艰巨任务研磨刀豆并设法把酶萃取出 来的工作遂告结束 1

7、的6年萨姆纳首次分离出一种晶 体形式的酶 。 争论 二 . 长对萨姆纳研究工作的反响并非都是确信无 疑的 。 减尔斯蒂特认为萨姆纳的工作只不过是初级水平 而 . 德国著 名化学家 。 唇 4 已 , 论证道与其说他的晶体就是脉酶 , 不如说服酶被 吸附在一种蛋白质载体上 , 所以萨姆纳的结论未免仓 促 . 1 9 27年当威尔斯蒂特在科内尔大学主讲两吟讲座 时 , 萨姆纳拜会了成尔斯蒂特 。 后奢告诉萨姆纳用胰 蛋白酶消化他的晶体中的蛋白质 , 这会除去蛋白载体 而留下一种活性酶溶液 。萨姆 纳回答说他已这样做了, 但他的制剂对胰蛋白酶有抗性 。 威尔斯蒂特向拖如何 得到了胰蛋白酶 。 萨姆纳

8、所采用的是与这位德国化学 家所推荐的不同的方法 , 所以威尔斯蒂特指责萨姆纳 用的是一种失活的胰蛋省酶制痢“他俩的对话遂不欢 而散 。 一卜 19 28年另一位德国化攀然仪斯、替才 俩姆 又 Ha - 。P r ing sh e i m)访问了科内尔大学 , 就他所认为 的萨 姆纳的错误当面教训了拖 , 并告诉他说声称已经获得 丫瓜酶是错误的 。 萨姆纳问他为什玄这释俪丁普林海 海告诉萨姆纳他足以推定如此 , 萨姆纳分禽出一脚酶 而那么多杰出的化事 勤1简 丫能做到这二步下 :他劝告 萨海纳去一趟德国 , 油扭写 那里的化季象沙道土作从 中学习一些化学知识 . 这些变故致使萨姆纳认为粉他 的斯

9、 ,有次 些攻击是出于个人惫债 , 因为那么多化学家 的确试过了 , 但朱能夯禽色二种酶 , 商灰概事主说真有 嘲笑意味的是一位鲜为人知的美国火却获得丫斌助, 用萨姆纳的方祛协不能获得腺衡的德国花半剿了 在德国的几家杂念上纷纷署黄. ti百 2,年萨她纳的第二 个休彼年为他提供丫重窟欧洲的机会 , 、 他决定亲自带 丢 40 1磅刀豆给别人杀范如何得到朦酶晶体 . 他选择 了和斯德哥尔摩的汉斯 “冯 一尤 勒 切尔 宾 (碗n主 礼n En l e r 一c 玩场n)合作 , 后者因他有关酿酶辅升淤的 研究工作而荣膺 ,9 2。年话贝尔奖 。 一 虽然萨姆纳在那里童复字他的夯禽士作、就 一 像

10、几 桩 化学家们所做的那样; 植他对这和醚肉蛋白质本质 的 断言仍然引起争论 。有些人声称分 离出了这种晶彬; 但在消化了蛋白质后应当出琉象威尔斯蒂特所说的那 样 , 剩下了一种活性溶液 。: 1如含 年威尔斯蒂特争论道 这些研 究已经证明萨姆纳分离出服酶的声称是不真实 的 。 萨姆纳遭到最持久的批评来自希拉格大学的沃尔 穗施密特 利兹(w a 城 。b 诚d t砚i t幻二他知萨姆纳 在德国和美国的杂志上打了戮单笔墨官司一沃尔德施 密特 利兹用仍留在瑞典的刀豆 ,少声称用 胰蛋白酶分 解了由廷 级力 豆获得的掠油矗体 , 剩下的是“种具有 眠酶活性的溶液 。 他还解释了其他化学家们 , 的

11、发现 过 氧化氢酶和过斌化物酶都有一个铁。卜琳基 , 表 朋这些酶的活性墓团往沐质上是非蛋白质的 。 因此 , 萨 姆纳的制剂是(腺)酶和晶状蛋白尿的吸琳 建 . 令牌 气 , 对此 , 萨姆纳所做出的反应是表明沃尔德施密特 二利核 的研熟 群爆 的 :啊用的腺酶太少了以致不 能得出任何确笔性的钻果 。 诵过用较大且的服酶 , 萨 姆 纳表明用胃蛋白酶或木瓜蛋白酶消化他的晶体同时 出规酶活性的降低 。 服酶的失活和蛋白质的破坏是一 致的 。 所以 , 该 蛋白质和该 酶是不可分隔的 . 争论的了绍 ” . 一丫r , 萨姆 纳和沃尔德施密恃 利兹之间灼这场争论是 没有得到确定结论的; :萨姆热

12、从不能克很对他的观点 的反对意见 , 因为他对屏酶的蛋白质本质的证据不足 以动摇威尔斯蒂特的概念户一些化学家书能谊效萨姗 纳的分离迫程也是洲生棍淆的十个来源 。 萨姆纳是分 离列“种酶的第一个人 , 但他的工作尤其是他声 称不能把腺酶的恤活性与他的晶体分开 , 一 井声称这种 晶休只术过是蛋白腆这一工作需要得到证实 . : “六 支持(萨姆纳观点)的证据来自洛克菲勒研究院的 约翰 诺思岁;普代而挂二场武br op) 屯在 戈神。 年 至 ”35年期间诺息罗普改班了萨姆纳的方法 , 。 发展了, 些新方祛补鳍晶了冰解蛋自质的几冷酶 : 、得蛋由 诲 ; 腆 蛋占酶和胰凝乳蛋白酶. , J 诺思罗

13、普的工作受到了比萨 姆纳的土作更多和更广性的批评虽然威尔斯蒂特和 沃尔德施密特 , T j兹像对特萨如纳一样也向他提出挑 战 , 但诺思梦普彰不体疑他的晶体是纯的, 以及这些 酶是蛋白质 。 , 州, . 、 ; 欧洲许多著名的科学家 , 尤其是奥枪 , 瓦勃(o t切 丸r b 吐g)有关他对呼吸酶系的研究 , ;对酶最蛋白质 的观点做出了贡献的随着分离到越来越多的昆态 、 礴 , 以及 随着许多研究开始诱催化活性与个别蛋白 质的存 在相联系 , 威尔斯蒂特有关阵作为吸附在某种载体丧 面的低分子量活性基团的理论开始失宠众到均沂年这 场旷日持久的论战宣告结束 。 萨姆纳本人1仍7年发表 的有关

14、过氧化氢酶的论文推波助澜于威尔斯蒂特理论 的崩演 , 萨姆纳从小牛肝分离结晶出过氧化氢酶并表 明它是一种缀合蛋白质 , 该蛋白和铁邸琳基是整个陇 活性所必需的 。 萨姆纳还和瑞典的西奥多 ,斯全 爵德伯 格(T ho o d e r S v od b e rg ) 合作 , 利用斯维德伯格超离心 法灰其他方法确定酶的分子盘和物理修质 , 完 结论 一 万J 载体理论 的崩溃是与萨姆纳所取舟的成就的认可 有关 。 这种认可的叫介标志即主 。缈年诺贝权化 于 嗽络 执牛耳于萨姆纳 、扮 诺思罗普及典洛竟葬勒研究院同事 r、 ? 一 ” 份吧下翰姆 . 励 尸 丫. 虽然 , 大多效其他因素还没有鉴

15、别出来 , 然而已提 到的有细胞致癌基因活化 。 和细胞正常生长抑制的丧 失 , 另外是肿瘤抑制机制 。 德国癌症研究中心的哈拉尔德 泽 豪森(压r - al d 呱r E吐侧犯n ) 和伊丽莎白 施瓦茨(Eh岛b e t h出 hwa r z )发现 , 活动物细胞普谊制造一种因子 , 叫着细 胞干扰因子 , 它抑制人类乳头瘤病毒转化基因的表达 。 只是因为这种因子的产物关闭了病毒基因活化和驱使 细胞发生肿瘤的道路 。 泽 豪森还具有抑制伯基特淋 巴瘤细胞发生肿瘤的细胞因子存在的证据 . 另外 , 纽黑文耶鲁大学医学院的乔治 米勒(G e o - r 卯 Mi ll e r)指出: 参与癌症

16、发生 , D N A 肿瘤病毒必须 长期保留在感染细胞里 , 不复制感染病毒颗粒 。 这种 颗粒的生殖会杀死细胞 , 引起急性感染 , 但排除了癌症 的如何长期过程 。 米勒及其同事已从 E B 病毒中鉴别出一种基因 , 它能启动病毒复制 。 米勒说 :奋它是我们从任何真核病 毒中鉴别出来的第一个基因 , 控制着从潜伏到复制的 开关 。” 通常 , 耶鲁研究组称这种基因为 “斑马气 它在 E B病毒感染的细胞里并不表达 , 使病毒处在潜伏状环 境 。 a 斑马 ”基因复制的阻止给了 EB 病毒转化细胞的 机会 。 研究人员已鉴别1 0 种 EB 病毒基因 , 它们在潜伏 感染细胞里仍可表达 。 包括转化基因EBNA 一2 和 LMP 。 这两种基因的产物是细胞毒素免疫细 胞的靶 子 。 不知怎么 , 潜伏感染细胞能逃过免疫系统的监视 。 E B 病毒感染口腔和咽喉上皮细胞 , 还有血液中 的B细胞 。 这两种类型细胞都可作为保存潜伏感染的 储主 . 但是 , 斯德哥尔摩的卡罗林斯卡研究所乔治 . 、