v roce 1917, kdy průkopnický americký biochemik James Batcheller Sumner zahájil svou snahu izolovat enzym, musel se potýkat s nabitým učebním plánem a přesto si udělal čas na výzkum. Aby to bylo ještě složitější, neměl moc finanční ani technickou podporu. A co bylo na Sumnerově výzkumném projektu ještě pozoruhodnější, bylo to, že se pokoušel o výkon, kterého se zkušenějším a známým biochemikům do té doby nepodařilo dosáhnout.
v té době bylo slovo „enzym“ sotva padesát let staré, a zatímco vědci byli obeznámeni s fermentacemi katalyzovanými enzymy, povaha enzymových fermentací zůstala záhadou. Ve skutečnosti se věřilo, že enzymy patří do dosud neznámé kategorie chemických sloučenin a že by nebylo možné je skutečně krystalizovat.
když Sumner konečně uspěl ve svém hledání v roce 1926, byl stále jen odborným asistentem na americké Cornellově univerzitě. Úspěšnou izolací a krystalizací ureázy-enzymu, který katalyzuje hydrolýzu močoviny na oxid uhličitý a amoniak-dokázal, že se odborníci své doby mýlí. Nejen to, on pokračoval ukázat, že většina enzymů byly ve skutečnosti proteiny.
v roce 1946 získal Sumner Nobelovu cenu za chemii za prokázání, že enzymy mohou být krystalizovány. Během své Nobelovy přednášky, vysvětlením toho, co ho přimělo přijmout něco, co bylo pro jeho výzkumný program považováno za nedosažitelné, řekl: „Chtěl jsem dosáhnout něčeho skutečného důležitého. Jinými slovy, rozhodl jsem se vzít „dlouhý záběr“. Řada lidí mi poradila, že můj pokus izolovat enzym byl pošetilý, ale tato rada mě přiměla cítit se o to jistější, že, pokud bude úspěšný, hledání by stálo za to.“
Časný život
James Batcheller Sumner se narodil v Cantonu v Massachusetts 19. listopadu 1887 v prosperující rodině výrobců bavlněných textilií. Zatímco ve škole, jedinými předměty, které nepovažoval za nudné, byla fyzika a chemie. Jako teenager se zajímal zejména o palné zbraně a často lovil se svými přáteli. Jednoho odpoledne, při lovu tetřeva ve věku sedmnácti let, ho jeho společník omylem střelil do levé paže. Následně mu musela být amputována ruka blízko lokte.
bohužel, Sumner byl levák. Po nehodě se odvážně začal učit dělat věci pravou rukou. Neodradila ho ztráta paže, zúčastnil se atletických sportů a také pokračoval v lovu, odhalující, jak odvážný a vytrvalý byl i v tom mladém věku. Později se jako jednoruký výzkumník vycvičil, aby jednou rukou zvládl všechny druhy laboratorního vybavení od malých zkumavek až po větší předměty. Vynikal v tenise, lyžování, a bruslení a dokonce vyhrál cenu Cornell fakulty Tennis Club. Zatímco ve Stockholmu obdržel Nobelovu cenu, měl příležitost setkat se s králem Gustavem. Když se ho král zeptal, jak se mu podařilo zvládnout míč i raketu, když sloužil v tenisové hře, ochotně mu dal demonstraci.
Sumner získal bakalářský titul v oboru chemie v roce 1910 na Harvard College. Po krátkém stintu v továrně na pletení bavlny svého strýce a roce výuky chemie na Worcesterském Polytechnickém institutu se vrátil na Harvard, aby pokračoval v Ph.D., studoval biochemii u profesora Otto Folina. Když Folin pohovořil se Sumnerem, poradil mu, aby místo toho přijal právo, protože „jednoruký muž by to nikdy nedokázal v chemii“. Ale, věrný charakteru, Sumner vzal tuto poznámku jako výzvu a pokračoval v práci na své práci s Folinem. Nakonec získal doktorát v roce 1914 za svou práci na téma „tvorba močoviny ve zvířecím těle“a Folinův obdiv.
v létě 1914 přijal nabídku jako odborný asistent biochemie na Cornell Medical School v Ithace, ny.
od tvrdé opozice k širokému uznání za průlomový výzkum
v roce 1917 začal Sumner svůj výzkum enzymů v Cornellu a rozhodl se pracovat s Jackem Beanem (Canavalia ensiformis), který se zdál být mimořádně bohatý na ureázu. Myslel si, že izolace enzymu v čisté formě z této fazole nebude obtížná. Nakonec mu trvalo devět let, než uspěl v tomto úkolu.
Sumnerovy rané pokusy se setkaly s neúspěchem. Ale ani zklamání z neúspěchu, ani odrazování od jeho kolegů, kteří si mysleli, že se pokouší o nemožné, mu nemohlo zabránit v pokračování ve své práci. Byl přesvědčený, že je na správné cestě. V roce 1921 se po udělení americko-belgického stipendia rozhodl odjet do Bruselu pracovat s Jeanem Effrontem, který napsal řadu knih o enzymech. Ale protože Belgický biochemik považoval samotnou myšlenku izolace ureázy za absurdní, Sumner se musel vzdát svých plánů spolupráce s ním. Pokračoval ve své práci v Ithace s ještě větším odhodláním a nakonec uspěl v roce 1926. Sumner s odkazem na tento vzrušující okamžik v jeho životě napsal v autobiografické poznámce: „šel jsem k telefonu a řekl své ženě, že jsem krystalizoval první enzym.“
většina biochemiků však odmítla vzít na vědomí jeho úspěch. Mnozí nevěřili jeho tvrzení, že izoloval a krystalizoval ureázu. Sumner poskytl dostatek experimentálních důkazů prokazujících, že globulin, který izoloval z jídla jack bean, byl identický s enzymem ureáza a že enzym byl protein. Výzkumné práce, které publikoval, však odborníci na enzymy buď odmítli, nebo ignorovali, mnozí trvali na tom, že protein, který krystalizoval, byl nosičem enzymu a ne čistým enzymem.
mezi nejsilnější kritiky Sumnera patřil přední chemik enzymů té doby Richard Willstätter a jeho studenti v Německu, kteří ani po několika letech intenzivního výzkumu nedokázali izolovat čistý enzym, a proto dospěli k závěru, že čisté enzymy nemohou být proteiny. Skepse evropských biochemiků ale Sumnerovo odhodlání obhájit svá zjištění jen posílila. Na jejich negativní reakce reagoval zveřejněním dalších deseti dokumentů a nabídkou dalších údajů v příštích pěti letech. Do roku 1936 měl ke svému jménu dvacet publikovaných výzkumných prací o urease.
naštěstí pro Sumnera, bez ohledu na odpor významných biochemiků, byla jeho výzkumná práce oceněna v Cornellu a vedla k tomu, že mu byla nabídnuta Plná profesura na univerzitě v roce 1929.
v roce 1930 bylo opět prokázáno, že Willstätter se mýlil a Sumner měl pravdu, když John H. Northrop z Rockefellerova Institutu také ukázal, že enzymy jsou proteiny a hlásil krystalizaci pepsinu a dalších enzymů. V roce 1937 se Sumnerovi podařilo izolovat a krystalizovat druhý enzym, katalázu, přítomnou v krvi. Téhož roku, větší uznání jeho práce přišlo prostřednictvím Guggenheimova stipendia, které mu bylo uděleno, poté strávil pět měsíců ve Švédsku prací se známým profesorem Theodorem Svedbergem. Brzy poté dostal ve Stockholmu cenu Scheele Award.
život věnovaný enzymové chemii
nyní bylo uznáno, že Sumner vyvinul obecnou krystalizační metodu pro enzymy. Korunní uznání však bylo vybráno jako jeden z příjemců Nobelovy ceny za chemii v roce 1946 „za jeho objev, že enzymy mohou být krystalizovány“. Dalšími spolu-vítězi Nobelovy ceny za chemii v tomto roce byli Northrop a Wendell m. Stanley, kteří ji získali „za přípravu enzymů a virových proteinů v čisté formě“.
v roce 1948 byl Sumner zvolen do Národní akademie věd (USA). V roce 1949 byl zvolen členem Americké akademie umění a věd.
Sumner strávil celou svou kariéru v Cornellu v Ithace a stal se průkopníkem v biochemii. V roce 1947, rok poté, co získal Nobelovu cenu, byl jmenován ředitelem laboratoře enzymové chemie na vysoké škole zemědělské univerzity.
krátce po svém odchodu z Cornellu v červenci 1955 plánoval Sumner cestovat do Brazílie, aby zorganizoval výzkumný program enzymů na univerzitě v Minas Gerais, když náhle onemocněl. On byl diagnostikován s rakovinou a zemřel jen o měsíc později 12 srpen, 1955 v nemocnici v Buffalu, NY.
cesta Jamese Sumnera vydláždila cestu pro další výzkum chemické struktury čistých enzymů a vyústila ve studium enzymů, které hrají klíčovou roli ve výzkumu moderní biochemie.
