în 1917, când pionierul biochimist american James Batcheller Sumner și-a început căutarea de a izola o enzimă, a trebuit să se lupte cu un program încărcat de predare și totuși să-și facă timp pentru cercetare. Pentru a face lucrurile și mai dificile, nu a avut prea mult sprijin financiar sau tehnic. Și ceea ce a fost și mai remarcabil la proiectul de cercetare al lui Sumner a fost că el încerca o realizare pe care biochimiștii mai experimentați și mai cunoscuți nu reușiseră să o realizeze până atunci.
la acea vreme, cuvântul ‘enzimă’ avea abia cincizeci de ani și, în timp ce oamenii de știință erau familiarizați cu fermentațiile catalizate de enzime, natura fermentațiilor enzimatice a rămas încă un mister. De fapt, se credea că enzimele aparțineau unei categorii încă necunoscute de compuși chimici și că ar putea fi imposibil să le cristalizăm efectiv.
când Sumner a reușit în cele din urmă în căutarea sa în 1926, el era încă doar un profesor asistent la Universitatea Cornell din America. Prin izolarea și cristalizarea cu succes a ureazei-enzima care catalizează hidroliza ureei în dioxid de carbon și amoniac – a dovedit că experții timpului său au greșit. Nu doar atât, el a continuat să arate că majoritatea enzimelor erau de fapt proteine.
în 1946, Sumner a primit Premiul Nobel pentru Chimie pentru că a dovedit că enzimele pot fi cristalizate. În timpul prelegerii sale Nobel, explicând ce l-a făcut să preia ceva care a fost considerat imposibil de realizat pentru programul său de cercetare, el a spus: „am dorit să realizez ceva de o importanță reală. Cu alte cuvinte, am decis să iau ‘o lovitură lungă’. O serie de persoane m-au sfătuit că încercarea mea de a izola o enzimă a fost o prostie, dar acest sfat m-a făcut să mă simt cu atât mai sigur că, dacă va avea succes, căutarea va merita.”
Viața timpurie
James Batcheller Sumner s-a născut la Canton, Massachusetts, la 19 noiembrie 1887 într-o familie prosperă de producători de textile din bumbac. În timp ce era la școală, singurele materii pe care nu le-a găsit plictisitoare erau fizica și chimia. În adolescență, era interesat în special de armele de foc și mergea adesea la vânătoare cu prietenii săi. Într-o după-amiază, în timp ce vâna grouse la vârsta de șaptesprezece ani, tovarășul său l-a împușcat accidental în brațul stâng. În consecință, brațul său a trebuit să fie amputat aproape de cot.
din păcate, Sumner a fost stângaci. După accident, a început curajos să învețe să facă lucrurile cu mâna dreaptă. Nestingherit de pierderea brațului, a participat la sporturi atletice și, de asemenea, a continuat să vâneze, dezvăluind cât de pasionat și perseverent era chiar la acea vârstă fragedă. Mai târziu, ca cercetător cu un singur braț, s-a antrenat să manipuleze cu o singură mână tot felul de echipamente de laborator, de la eprubete mici la obiecte mai mari. A excelat în tenis, schi și patinaj și chiar a câștigat Premiul Cornell Faculty Tennis Club. În timp ce se afla la Stockholm pentru a primi premiul Nobel, a avut ocazia să se întâlnească cu regele Gustav. Când regele l-a întrebat cum a reușit să se ocupe atât de minge, cât și de rachetă în timp ce servea într-un joc de tenis, i-a dat cu ușurință o demonstrație.
Sumner a obținut diploma de licență în chimie în 1910 de la Colegiul Harvard. După o scurtă perioadă la fabrica de tricotat din bumbac a unchiului său și un an de predare a chimiei la Institutul Politehnic Worcester, s-a întors la Harvard pentru a-și continua doctoratul, studiind biochimia cu profesorul Otto Folin. Când Folin l-a intervievat pe Sumner, el l-a sfătuit să adopte legea în schimb, pentru că „un om cu un singur braț nu ar putea ajunge niciodată în chimie”. Dar, fidel caracterului, Sumner a luat această remarcă ca o provocare și a persistat să lucreze la teza sa cu Folin. În cele din urmă, și-a câștigat doctoratul în 1914 pentru teza sa despre „formarea ureei în corpul animalului” și admirația lui Folin.
în vara anului 1914, a acceptat o ofertă ca profesor asistent de biochimie la Cornell Medical School, la Ithaca, New York.
de la opoziție rigidă la Aprecieri largi pentru cercetarea revoluționară
în 1917, Sumner și-a început cercetările asupra enzimelor la Cornell, alegând să lucreze cu jack bean (Canavalia ensiformis) care părea a fi extraordinar de bogat în urează. El a crezut că izolarea enzimei în formă pură de această fasole nu ar fi dificilă. În cele din urmă, i-au trebuit nouă ani pentru a reuși această sarcină.
încercările timpurii ale lui Sumner s-au confruntat cu eșec. Dar nici dezamăgirea eșecului, nici descurajarea colegilor săi, care credeau că încearcă imposibilul, nu l-ar putea opri să-și continue munca. Era încrezător că era pe drumul cel bun. În 1921, după ce a primit o bursă Americano-belgiană, a decis să meargă la Bruxelles pentru a lucra cu Jean Effront care scrisese o serie de cărți despre enzime. Dar, cu biochimistul Belgian considerând însăși ideea izolării ureazei ca absurdă, Sumner a trebuit să renunțe la planurile sale de a lucra cu el. Și-a reluat activitatea în Ithaca cu și mai multă hotărâre și, în cele din urmă, a reușit în 1926. Referindu-se la acel moment emoționant din viața sa, Sumner a scris într-o notă autobiografică: „m-am dus la telefon și i-am spus soției mele că am cristalizat prima enzimă.”
cu toate acestea, majoritatea Biochimiștilor au refuzat să ia notă de realizarea sa. Mulți nu au crezut pretenția sa de a fi izolat și cristalizat ureaza. Sumner a furnizat dovezi experimentale ample pentru a arăta că globulina pe care o izolase din făina de fasole era identică cu enzima urează și că enzima era o proteină. Dar lucrările de cercetare pe care le-a publicat au fost fie respinse, fie ignorate de experții în enzime, mulți insistând că proteina pe care a cristalizat-o a fost purtătorul enzimei și nu enzima pură.
cei mai puternici critici ai lui Sumner l-au inclus pe chimistul enzimatic de frunte al vremii, Richard willst, și studenții săi din Germania care, chiar și după câțiva ani de cercetări intensive, nu au reușit să izoleze o enzimă pură și, prin urmare, au concluzionat că enzimele pure nu pot fi proteine. Dar scepticismul Biochimiștilor europeni nu a făcut decât să întărească hotărârea lui Sumner de a-și apăra descoperirile. El a răspuns reacțiilor lor negative publicând încă zece lucrări și oferind date suplimentare în următorii cinci ani. Până în 1936, el a publicat douăzeci de lucrări de cercetare despre urează pe numele său.
din fericire pentru Sumner, în ciuda opoziției unor biochimiști proeminenți, munca sa de cercetare a fost apreciată la Cornell și a dus la oferirea unei Catedre complete la universitate în 1929.
în 1930, s-a dovedit încă o dată că willst a greșit și Sumner a avut dreptate când John H. Northrop de la Institutul Rockefeller a arătat, de asemenea, că enzimele erau proteine și au raportat cristalizarea pepsinei și a altor enzime. În 1937, Sumner a reușit să izoleze și să cristalizeze o a doua enzimă, catalaza, prezentă în sânge. În același an, mai multă recunoaștere a muncii sale a venit prin acordarea unei burse Guggenheim, după care a petrecut cinci luni în Suedia lucrând cu faimosul profesor Theodor Svedberg. La scurt timp după aceea, i s-a acordat Premiul Scheele la Stockholm.
o viață dedicată chimiei enzimatice
până acum s-a recunoscut că Sumner a dezvoltat o metodă generală de cristalizare pentru enzime. Dar recunoașterea încoronată a fost aleasă ca unul dintre beneficiarii Premiului Nobel pentru Chimie în 1946 „pentru descoperirea sa că enzimele pot fi cristalizate”. Ceilalți co-câștigători ai Premiului Nobel pentru Chimie din acel an au fost Northrop și Wendell M. Stanley, care l-au câștigat „pentru prepararea enzimelor și proteinelor virale în formă pură”.
în 1948, Sumner a fost ales la Academia Națională de științe (SUA). În 1949, a fost ales membru al Academiei Americane de Arte și științe.
Sumner și-a petrecut întreaga carieră la Cornell în Ithaca și a devenit un pionier în biochimie acolo. În 1947, la un an după ce a primit Premiul Nobel, a fost numit director al Laboratorului de chimie enzimatică de la Colegiul de Agricultură al Universității.
la scurt timp după retragerea sa din Cornell în iulie 1955, Sumner intenționa să călătorească în Brazilia pentru organizarea unui program de cercetare privind enzimele la Universitatea din Minas Gerais, când s-a îmbolnăvit brusc. A fost diagnosticat cu cancer și a murit doar o lună mai târziu, la 12 August 1955, la un spital din Buffalo, NY.
munca lui James Sumner a deschis calea pentru cercetări suplimentare asupra structurii chimice a enzimelor pure și a dus la studiul enzimelor care joacă un rol cheie în cercetarea biochimiei moderne.
