vuonna 1917, kun uraauurtava amerikkalainen biokemisti James Batcheller Sumner aloitti pyrkimyksensä eristää erästä entsyymiä, hänen oli tartuttava kiireiseen opetusaikatauluun ja kuitenkin varattava aikaa tutkimukselle. Vielä vaikeammaksi tilanteen teki se, ettei hänellä ollut juurikaan taloudellista tai teknistä tukea. Vielä merkittävämpää Sumnerin tutkimusprojektissa oli se, että hän yritti urotekoa, jota kokeneemmat ja tunnetut biokemistit eivät olleet siihen mennessä onnistuneet saavuttamaan.
tuolloin sana ”entsyymi” oli hädin tuskin viisikymmentä vuotta vanha, ja vaikka tutkijat tunsivat entsyymin katalysoimat fermentaatiot, entsyymin fermentaatioiden luonne jäi silti mysteeriksi. Itse asiassa uskottiin, että entsyymit kuuluivat vielä tuntemattomaan kemiallisten yhdisteiden luokkaan ja että niiden kiteyttäminen saattoi olla mahdotonta.
kun Sumner lopulta onnistui tehtävässään vuonna 1926, hän oli vielä vain apulaisprofessorina Amerikan Cornellin yliopistossa. Eristämällä ja kiteyttämällä onnistuneesti ureaasin-entsyymin, joka katalysoi urean hydrolyysiä hiilidioksidiksi ja ammoniakiksi – hän osoitti aikansa asiantuntijoiden olleen väärässä. Lisäksi hän osoitti, että useimmat entsyymit olivat itse asiassa proteiineja.
vuonna 1946 Sumner sai Nobelin kemianpalkinnon todistettuaan, että entsyymejä voidaan kiteyttää. Aikana hänen Nobel luento, tapa selittää, mikä oli saanut hänet ottamaan jotain, jota pidettiin saavuttamattomissa hänen tutkimusohjelmansa, hän sanoi, ” halusin saavuttaa jotain todella tärkeää. Toisin sanoen päätin ottaa ”pitkän tähtäimen”. Monet ihmiset kertoivat minulle, että yritykseni eristää entsyymi oli typerä, mutta tämä neuvo sai minut tuntemaan entistä varmemmaksi siitä, että jos se onnistuisi, etsintä kannattaisi.”
Varhainen elämä
James Batcheller Sumner syntyi Massachusettsin kantonissa 19. marraskuuta 1887 vauraaseen puuvillatekstiilivalmistajaperheeseen. Koulussa ainoat aineet, joita hän ei pitänyt tylsinä, olivat fysiikka ja kemia. Teini-ikäisenä hän oli erityisen kiinnostunut ampuma-aseista ja kävi usein metsästämässä ystäviensä kanssa. Eräänä iltapäivänä ollessaan metsällä seitsemäntoistavuotiaana hänen toverinsa ampui häntä vahingossa vasempaan käsivarteen. Tämän vuoksi hänen kätensä jouduttiin amputoimaan läheltä kyynärpäätä.
valitettavasti Sumner oli ollut vasenkätinen. Onnettomuuden jälkeen hän alkoi rohkeasti opetella tekemään asioita oikealla kädellään. Menettämättä kättään hän osallistui urheiluharrastuksiin ja jatkoi myös metsästystä paljastaen, kuinka sähäkkä ja sinnikäs hän oli jo nuorena. Myöhemmin yksikätisenä tutkijana hän kouluttautui käsittelemään kaikenlaisia laboratoriolaitteita pienistä koeputkista isompiin esineisiin yhdellä kädellä. Hän kunnostautui tennis, hiihto, ja luistelu ja jopa voitti Cornell Faculty Tennis Club palkinnon. Ollessaan Tukholmassa vastaanottamassa Nobel-palkintoaan hänellä oli tilaisuus tavata kuningas Kustaa. Kun kuningas kysyi häneltä, miten hän onnistui käsittelemään sekä palloa että mailaa palvellessaan tennistä, hän antoi hänelle auliisti näytteen.
Sumner suoritti kemian kandidaatin tutkinnon vuonna 1910 Harvard Collegessa. Oltuaan hetken setänsä puuvillaneuletehtaassa ja vuoden kemian opettajana Worcester Polytechnic Institutessa hän palasi Harvardiin jatkamaan tohtorintutkintoaan ja opiskeli biokemiaa professori Otto Folinin johdolla. Kun Folin haastatteli Sumneria, tämä oli neuvonut häntä ryhtymään sen sijaan lakimieheksi, koska ”yksikätinen mies ei koskaan pärjäisi kemiassa”. Mutta totta luonnetta, Sumner otti tämän huomautuksen haasteena ja jatkoi työtä hänen thesis kanssa Folin. Lopulta hän väitteli tohtoriksi vuonna 1914 tutkielmastaan ”urean muodostuminen eläimen ruumiissa” ja myös Folinin ihailusta.
kesällä 1914 hän otti vastaan tarjouksen biokemian apulaisprofessorina Cornellin lääketieteellisessä koulussa Ithacassa N. Y.
ankarasta vastustuksesta läpimurtotutkimusten suureen suosioon
vuonna 1917 Sumner aloitti entsyymien tutkimuksensa Cornellissa ja päätti työskennellä jack Beanin (Canavalia ensiformis) kanssa, jossa näytti olevan poikkeuksellisen paljon ureaasia. Hänen mielestään entsyymin eristäminen puhtaassa muodossa tästä pavusta ei olisi vaikeaa. Lopulta häneltä kesti yhdeksän vuotta onnistua tässä tehtävässä.
Sumnerin varhaiset yritykset epäonnistuivat. Mutta ei pettymys epäonnistumisesta eikä lannistumista hänen kollegansa, jotka ajattelivat hän yritti mahdotonta, voisi estää häntä jatkamasta työtään. Hän luotti olevansa oikeilla jäljillä. Vuonna 1921, on myönnetty American-Belgia fellowship, hän päätti mennä Brysseliin työskentelemään Jean Effront jotka oli laatinut useita kirjoja entsyymit. Belgialainen biokemisti piti ajatusta ureaasin eristämisestä absurdina, joten Sumner joutui luopumaan yhteistyösuunnitelmistaan. Hän jatkoi työtään Ithacassa entistä päättäväisemmin ja onnistui lopulta vuonna 1926. Viitaten tuohon jännittävään hetkeen elämässään Sumner kirjoitti omaelämäkerrallisessa viestissään: ”menin puhelimeen ja kerroin vaimolleni, että olin kiteyttänyt ensimmäisen entsyymin.”
useimmat biokemistit kuitenkin kieltäytyivät huomioimasta hänen saavutustaan. Monet eivät uskoneet hänen väitettään siitä, että hän olisi eristänyt ja kiteyttänyt ureaasin. Sumner esitti runsaasti kokeellista näyttöä siitä, että hänen Jack bean-jauhosta eristämänsä globuliini oli identtinen ureaasientsyymin kanssa ja että entsyymi oli proteiini. Entsyymiasiantuntijat kuitenkin joko hylkäsivät tai jättivät huomiotta hänen julkaisemansa tutkimuspaperit, ja monet väittivät, että hänen kiteyttämänsä proteiini oli entsyymin kantaja eikä puhdas entsyymi.
Sumnerin voimakkaimpia arvostelijoita olivat silloinen johtava entsyymikemisti Richard Willstätter ja hänen oppilaansa Saksassa, jotka eivät useiden vuosien intensiivisen tutkimustyön jälkeenkään olleet onnistuneet eristämään puhdasta entsyymiä ja päätyivät siksi siihen, että puhtaat entsyymit eivät voineet olla proteiineja. Eurooppalaisten biokemistien skeptisyys kuitenkin vain vahvisti Sumnerin päättäväisyyttä puolustaa havaintojaan. Hän vastasi heidän kielteisiin reaktioihinsa julkaisemalla kymmenen uutta lehteä ja tarjoamalla lisätietoja seuraavan viiden vuoden aikana. Mennessä 1936, hän oli kaksikymmentä julkaistu tutkimus papereita urease hänen nimensä.
Sumnerin onneksi huomattavien biokemistien vastustuksesta huolimatta hänen tutkimustyötään arvostettiin Cornellissa ja se johti siihen, että hänelle tarjottiin täyttä professuuria yliopistosta vuonna 1929.
vuonna 1930 todistettiin jälleen, että Willstätter oli väärässä ja Sumner oikeassa, kun myös John H. Northrop Rockefeller-instituutista osoitti entsyymien olevan proteiineja ja raportoi pepsiinin ja muiden entsyymien kiteytymisestä. Vuonna 1937 Sumner onnistui eristämään ja kiteyttämään toisen veressä olevan entsyymin, katalaasin. Samana vuonna, enemmän tunnustusta hänen työstään tuli tapa, Guggenheim Fellowship on myönnetty hänelle, jonka jälkeen hän vietti viisi kuukautta Ruotsissa työskentelevät kuuluisa professori Theodor Svedberg. Pian tämän jälkeen hänelle myönnettiin Scheele-palkinto Tukholmassa.
entsyymikemialle omistettu elinikä
tähän mennessä oli tunnustettu, että Sumner oli kehittänyt entsyymeille yleisen kiteytysmenetelmän. Mutta kruunaava tunnustus oli poimittu yhdeksi Nobelin kemianpalkinnon saajista vuonna 1946″löydöstään, että entsyymejä voidaan kiteyttää”. Muut kemian Nobel-palkinnon samana vuonna saaneet olivat Northrop ja Wendell M. Stanley, jotka voittivat sen ”entsyymien ja virusproteiinien valmistamisesta puhtaassa muodossa”.
vuonna 1948 Sumner valittiin Yhdysvaltain kansalliseen tiedeakatemiaan. Vuonna 1949 hänet valittiin Yhdysvaltain taide-ja tiedeakatemian jäseneksi.
Sumner vietti koko uransa Cornellissa Ithacassa ja nousi siellä biokemian uranuurtajaksi. Vuonna 1947, vuosi Nobelin saamisen jälkeen, hänet nimitettiin yliopiston Maatalouskollegion entsyymikemian laboratorion johtajaksi.
pian jäätyään eläkkeelle Cornellista heinäkuussa 1955 Sumner aikoi matkustaa Brasiliaan järjestämään entsyymien tutkimusohjelmaa Minas Geraisin yliopistossa, kun hän yllättäen sairastui. Hän oli diagnosoitu syöpä ja kuoli vain kuukautta myöhemmin 12 elokuu, 1955 sairaalassa Buffalo, NY.
James Sumnerin uraauurtava työ raivasi tietä puhtaiden entsyymien kemiallisen rakenteen jatkotutkimukselle ja johti siihen, että entsyymit olivat avainasemassa modernin biokemian tutkimuksessa.
