1917-ben, amikor az úttörő amerikai biokémikus, James Batcheller Sumner megkezdte az enzim izolálását, meg kellett küzdenie egy elfoglalt tanítási ütemtervvel, és mégis időt kellett szánnia a kutatásra. Hogy még nehezebbé tegye a dolgokat, nem volt sok pénzügyi vagy technikai támogatása. És ami még figyelemre méltóbb volt Sumner kutatási projektjében, az az volt, hogy olyan bravúrt próbált meg elérni, amelyet tapasztaltabb és ismert biokémikusok addig nem tudtak elérni.
abban az időben az enzim szó alig volt ötven éves, és bár a tudósok ismerték az enzim katalizált fermentációit, az enzim fermentációinak jellege továbbra is rejtély maradt. Valójában azt hitték, hogy az enzimek a kémiai vegyületek egy még ismeretlen kategóriájába tartoznak, és lehetetlen lehet őket kristályosítani.
amikor Sumner 1926-ban végül sikerrel járt, még mindig csak az amerikai Cornell Egyetem adjunktusa volt. Azzal, hogy sikeresen izolálta és kristályosította az ureázt – azt az enzimet, amely a karbamid szén – dioxiddá és ammóniává történő hidrolízisét katalizálja -, bebizonyította, hogy korának szakértői tévednek. Nem csak ezt, hanem azt is megmutatta, hogy a legtöbb enzim valójában fehérje.
1946-ban Sumner kémiai Nobel-díjat kapott annak bizonyításáért, hogy az enzimek kristályosodhatnak. Nobel-előadása során, elmagyarázva, mi késztette arra, hogy vegyen fel valamit, amelyet kutatási programja szempontjából elérhetetlennek tartottak, azt mondta: “valami igazán fontos dolgot akartam elérni. Más szóval, úgy döntöttem, hogy egy hosszú lövés. Számos személy azt tanácsolta nekem, hogy az enzim izolálására tett kísérlet ostobaság volt, de ez a Tanács még inkább biztosnak érezte, hogy ha sikeres, a küldetés érdemes lesz.”
Korai élet
James Batcheller Sumner született Canton, Massachusetts, November 19-én, 1887 egy virágzó család pamut textilgyártók. Az iskolában az egyetlen tantárgy, amit nem talált unalmasnak, a fizika és a kémia volt. Tinédzserként különösen érdekelte a tűzfegyverek, és gyakran vadászott barátaival. Egy délután, miközben tizenhét éves korában vadászott, társa véletlenül a bal karjába lőtte. Következésképpen a karját a könyök közelében kellett amputálni.
sajnos Sumner balkezes volt. A baleset után bátran elkezdte megtanulni a dolgokat a jobb kezével. Karjának elvesztése miatt nem riadt vissza, sportolni kezdett, és folytatta a vadászatot, felfedve, milyen bátor és kitartó volt még abban a fiatal korban is. Később, mint egykarú kutató, kiképezte magát, hogy egy kézzel kezeljen mindenféle laboratóriumi felszerelést a kis kémcsövektől a nagyobb tárgyakig. Kiválóan teniszezett, síelés, korcsolyázás, sőt megnyerte a Cornell Kar Teniszklub díját. Míg Stockholmban megkapta a Nobel-díjat, lehetősége volt találkozni Gustav királlyal. Amikor a király megkérdezte tőle, hogyan tudta kezelni mind a labdát, mind az ütőt, miközben teniszben szolgált, készségesen demonstrált neki.
Sumner 1910-ben szerezte meg kémiai diplomáját a Harvard Főiskolán. Miután egy rövid etapban nagybátyja pamut kötés gyár és egy év tanítás kémia Worcester Polytechnic Institute, visszatért a Harvardra, hogy folytassa a Ph.D., tanulmányozza biokémia professzor Otto Folin. Amikor Folin interjút készített Sumnerrel, azt tanácsolta neki, hogy inkább vegye fel a jogot, mert “egy félkarú ember soha nem tudta elérni a kémiát”. De, igaz, hogy a karakter, Sumner vette ezt a megjegyzést, mint egy kihívás, és kitartott dolgozik a dolgozat Folin. Végül 1914-ben doktorált “a karbamid képződése az állati testben” című disszertációjáért, valamint Folin csodálatáért.
1914 nyarán elfogadta az ajánlatot a biokémia adjunktusaként a Cornell Medical School-ban, Ithaca-ban, New York-ban.
a merev ellenállástól az áttörő kutatások széles körű elismeréséig
1917-ben Sumner megkezdte az enzimek kutatását Cornell, úgy döntött, hogy együttműködik jack bean (Canavalia ensiformis), amely rendkívül gazdagnak tűnt ureáz. Úgy gondolta, hogy az enzim tiszta formában történő izolálása ebből a babból nem lesz nehéz. Végül kilenc évbe telt, hogy sikerrel járjon ebben a feladatban.
Sumner korai kísérletei kudarcot vallottak. De sem a kudarc csalódása, sem a kollégái elkedvetlenedése, akik azt hitték, hogy a lehetetlent próbálja meg, nem akadályozhatja meg abban, hogy folytassa munkáját. Biztos volt benne, hogy jó úton halad. 1921-ben, miután megkapta az amerikai-belga ösztöndíjat, úgy döntött, hogy Brüsszelbe megy dolgozni Jean Effront aki számos enzimekről szóló könyvet írt. De mivel a belga biokémikus abszurdnak tartotta az ureáz izolálásának gondolatát, Sumnernek fel kellett adnia a vele való együttműködés terveit. Még határozottabban folytatta munkáját Ithacában, végül 1926-ban sikerült. Életének erre az izgalmas pillanatára utalva Sumner önéletrajzi feljegyzésben írta: “elmentem a telefonhoz, és elmondtam a feleségemnek, hogy kikristályosítottam az első enzimet.”
a legtöbb biokémikus azonban nem volt hajlandó tudomásul venni eredményét. Sokan hitetlenkedtek azon állításában, hogy izolálta és kikristályosította az ureázt. Sumner bőséges kísérleti bizonyítékot szolgáltatott annak bizonyítására, hogy a jack bablisztből izolált globulin azonos az ureáz enzimmel, és hogy az enzim fehérje. De az általa közzétett kutatási cikkeket vagy elutasították, vagy figyelmen kívül hagyták az enzimszakértők, sokan ragaszkodtak ahhoz, hogy az általa kristályosított fehérje az enzim hordozója, nem pedig a tiszta enzim.
Sumner legerősebb kritikusai közé tartozott a kor vezető enzimkémikusa, Richard willst, és németországi tanítványai, akik még több éves intenzív kutatás után sem tudtak izolálni egy tiszta enzimet, ezért arra a következtetésre jutottak, hogy a tiszta enzimek nem lehetnek fehérjék. Az Európai biokémikusok szkepticizmusa azonban csak megerősítette Sumner elhatározását, hogy megvédje megállapításait. A negatív reakciókra úgy reagált, hogy további tíz cikket tett közzé, és további adatokat kínált a következő öt évben. 1936-ra húsz publikált kutatási cikket tett közzé az ureázról a nevére.
Sumner szerencséjére, a neves biokémikusok ellenállása ellenére, kutatómunkáját nagyra értékelték Cornellben, és 1929-ben teljes professzori állást ajánlottak neki az egyetemen.
1930-ban ismét bebizonyosodott, hogy willst-nek és Sumnernek igaza volt, amikor John H. Northrop a Rockefeller intézetből azt is kimutatta, hogy az enzimek fehérjék, és beszámolt a pepszin és más enzimek kristályosodásáról. 1937-ben Sumnernek sikerült izolálnia és kristályosítania egy második enzimet, a katalázt, amely jelen van a vérben. Ugyanebben az évben munkájának nagyobb elismerése a Guggenheim-ösztöndíj odaítélték neki, ezt követően öt hónapot töltött Svédországban a híres professzorral Theodor Svedberg. Nem sokkal később Stockholmban megkapta a Scheele-díjat.
egy életen át az enzimkémiának szentelték
mostanra elismerték, hogy Sumner kifejlesztett egy általános kristályosítási módszert az enzimek számára. De a koronázó elismerést 1946-ban a kémiai Nobel-Díj egyik címzettjeként választották ki “az enzimek kristályosításának felfedezéséért”. A kémiai Nobel-Díj másik nyertese abban az évben Northrop és Wendell M. Stanley volt, akik “enzimek és vírusfehérjék tiszta formában történő előállításáért”nyerték el.
1948-ban Sumnert megválasztották a Nemzeti Tudományos Akadémia (USA). 1949-ben Az Amerikai Művészeti és Tudományos Akadémia tagjává választották.
Sumner egész karrierjét az Ithacai Cornellben töltötte, és ott a biokémia úttörője lett. 1947-ben, egy évvel a Nobel-díj megszerzése után kinevezték az Egyetem Mezőgazdasági Főiskolájának enzimkémiai laboratóriumának igazgatójává.
nem sokkal azután, hogy 1955 júliusában visszavonult Cornellből, Sumner Brazíliába utazott, hogy kutatási programot szervezzen az enzimekről a Minas Gerais Egyetem, amikor hirtelen megbetegedett. Ő diagnosztizáltak rákot, és meghalt csak egy hónappal később augusztus 12-én, 1955-ben egy kórházban Buffalo, NY.
James Sumner úttörő munkája előkészítette az utat a tiszta enzimek kémiai szerkezetének további kutatásához, és olyan enzimek tanulmányozásához vezetett, amelyek kulcsszerepet játszanak a modern biokémia kutatásában.
