1917, när den banbrytande amerikanska biokemisten James Batcheller Sumner började sin strävan att isolera ett enzym, var han tvungen att kämpa med ett hektiskt undervisningsschema och ändå göra tid för forskning. För att göra det ännu svårare hade han inte mycket ekonomiskt eller tekniskt stöd. Och det som var ännu mer anmärkningsvärt med Sumners forskningsprojekt var att han försökte en prestation som mer erfarna och välkända biokemister hade misslyckats med att uppnå fram till dess.
vid den tiden var ordet ’enzym’ knappt femtio år gammalt, och medan forskare var bekanta med enzymkatalyserade fermentationer, förblev enzymfermenternas natur fortfarande ett mysterium. I själva verket trodde man att enzymer tillhörde en ännu okänd kategori av kemiska föreningar och att det kunde vara omöjligt att faktiskt kristallisera dem.
när Sumner äntligen lyckades med sin strävan 1926 var han fortfarande bara biträdande professor vid America ’ s Cornell University. Genom att framgångsrikt isolera och kristallisera ureas-enzymet som katalyserar hydrolysen av urea till koldioxid och ammoniak – bevisade han experterna i sin tid fel. Inte bara det, han fortsatte med att visa att de flesta enzymer faktiskt var proteiner.
1946 tilldelades Sumner Nobelpriset i kemi för att bevisa att enzymer kan kristalliseras. Under sin Nobelföreläsning, genom att förklara vad som hade fått honom att ta upp något som ansågs ouppnåeligt för sitt forskningsprogram, sa han: ”Jag ville åstadkomma något av verklig betydelse. Med andra ord bestämde jag mig för att ta ett långt skott. Ett antal personer rådde mig att mitt försök att isolera ett enzym var dumt, men detta råd fick mig att känna mig allt mer säker på att, om det lyckades, skulle uppdraget vara värt.”
Tidigt liv
James Batcheller Sumner föddes i Canton, Massachusetts, den 19 November 1887 i en välmående familj av bomullstextiltillverkare. I skolan var de enda ämnen som han inte tyckte var tråkiga fysik och kemi. Som tonåring var han särskilt intresserad av skjutvapen och gick ofta på jakt med sina vänner. En eftermiddag, medan han jagade grouse vid sjuttonårsåldern, sköt hans följeslagare av misstag honom i vänster arm. Följaktligen måste hans arm amputeras nära armbågen.
tyvärr hade Sumner varit vänsterhänt. Efter olyckan började han modigt lära sig att göra saker med sin högra hand. Avskräckt av förlusten av armen deltog han i atletisk sport och fortsatte också jakt och avslöjade hur spunky och uthållig han var även i den unga åldern. Senare, som en enarmad forskare, utbildade han sig själv för att hantera alla typer av laboratorieutrustning från små provrör till större föremål med en hand. Han utmärkte sig i tennis, skidåkning och skridskoåkning och till och med vann Cornell Faculty Tennis Club-priset. Medan han var i Stockholm för att få sitt Nobelpris fick han möjlighet att träffa kung Gustav. När kungen frågade honom hur han lyckades hantera både boll och racket medan han tjänstgjorde i en omgång tennis, gav han honom lätt en demonstration.
Sumner tog sin kandidatexamen i kemi 1910 från Harvard College. Efter en kort tid på sin farbrors bomullsstickfabrik och ett år med undervisning i kemi vid Worcester Polytechnic Institute återvände han till Harvard för att fortsätta sin doktorsexamen och studerade biokemi med Professor Otto Folin. När Folin intervjuade Sumner hade han rått honom att ta upp lag istället, för ”en enarmad man kunde aldrig göra det i kemi”. Men trots karaktären tog Sumner denna anmärkning som en utmaning och fortsatte med att arbeta med sin avhandling med Folin. Slutligen tog han doktorsexamen 1914 för sin avhandling om ”bildandet av Urea i djurkroppen” och Folins beundran också.
sommaren 1914 accepterade han ett erbjudande som biträdande Professor i biokemi vid Cornell Medical School, i Ithaca, N. Y.
från hård motstånd mot bred hyllning för genombrottsforskning
1917 började Sumner sin forskning om enzymer vid Cornell och valde att arbeta med jack bean (Canavalia ensiformis) som verkade vara utomordentligt rik på ureas. Han trodde att det inte skulle vara svårt att isolera enzymet i ren form från denna böna. I slutändan tog det honom nio år att lyckas med denna uppgift.
Sumners tidiga försök mötte misslyckande. Men varken besvikelsen över misslyckande eller motlöshet från hans kollegor, som trodde att han försökte det omöjliga, kunde hindra honom från att fortsätta med sitt arbete. Han var säker på att han var på rätt väg. 1921, efter att ha beviljats ett amerikansk-Belgiskt stipendium, bestämde han sig för att åka till Bryssel för att arbeta med Jean Effront som hade författat ett antal böcker om enzymer. Men med den belgiska biokemisten som betraktade själva tanken på att isolera ureas som absurt, var Sumner tvungen att ge upp sina planer på att arbeta med honom. Han återupptog sitt arbete i Ithaca med ännu mer beslutsamhet och lyckades slutligen 1926. Med hänvisning till det spännande ögonblicket i hans liv skrev Sumner i en självbiografisk anteckning: ”Jag gick till telefonen och berättade för min fru att jag hade kristalliserat det första enzymet.”
de flesta biokemister vägrade dock att notera hans prestation. Många trodde inte på hans påstående om att ha isolerat och kristalliserat ureas. Sumner gav gott om experimentella bevis för att visa att globulin han hade isolerat från jackböna måltid var identisk med enzymet ureas och att enzymet var ett protein. Men forskningsdokumenten han publicerade avvisades eller ignorerades av enzymexperter, med många som insisterade på att proteinet han hade kristalliserat var bäraren för enzymet och inte det rena enzymet.
Sumners starkaste kritiker inkluderade den ledande enzymkemisten vid den tiden, Richard willst except, och hans elever i Tyskland som, även efter flera års intensiv forskning, inte lyckats isolera ett rent enzym och därför drog slutsatsen att rena enzymer inte kunde vara proteiner. Men skepticism från de europeiska biokemisterna förstärkte bara Sumners beslutsamhet att försvara sina resultat. Han svarade på deras negativa reaktioner genom att publicera ytterligare tio artiklar och erbjuda ytterligare data under de kommande fem åren. År 1936 hade han tjugo publicerade forskningsrapporter om urease till sitt namn.
lyckligtvis för Sumner, trots motståndet från framstående biokemister, uppskattades hans forskningsarbete vid Cornell och resulterade i att han erbjöds en fullständig professur vid universitetet 1929.
år 1930 visade det sig återigen att willst except hade fel och Sumner hade rätt när John H. Northrop från Rockefeller Institute också visade att enzymer var proteiner och rapporterade kristalliseringen av pepsin och andra enzymer. 1937 lyckades Sumner isolera och kristallisera ett andra enzym, katalas, närvarande i blod. Samma år kom mer erkännande av hans arbete genom ett Guggenheim-stipendium som tilldelades honom, varefter han tillbringade fem månader i Sverige och arbetade med den berömda professorn Theodor Svedberg. Strax därefter fick han Scheele-priset i Stockholm.
en livstid som ägnas åt enzymkemi
vid det här laget erkändes att Sumner hade utvecklat en allmän kristalliseringsmetod för enzymer. Men kronans erkännande valdes som en av mottagarna av Nobelpriset i kemi 1946 ”för hans upptäckt att enzymer kan kristalliseras”. De andra medvinnarna av kemi Nobelpriset det året var Northrop och Wendell M. Stanley, som vann det ”för deras beredning av enzymer och virusproteiner i ren form”.
1948 valdes Sumner till National Academy of Sciences (USA). 1949 valdes han till stipendiat vid American Academy of Arts and Sciences.
Sumner tillbringade hela sin karriär på Cornell i Ithaca, och fortsatte med att bli en pionjär inom biokemi där. År 1947, ett år efter att han fick Nobelpriset, utsågs han till chef för enzymkemi laboratoriet vid universitetets College of Agriculture.
strax efter sin pensionering från Cornell i juli 1955 planerade Sumner att resa till Brasilien för att organisera ett forskningsprogram om enzymer vid universitetet i Minas Gerais, när han plötsligt blev sjuk. Han diagnostiserades med cancer och dog bara en månad senare den 12 augusti 1955 på ett sjukhus i Buffalo, NY.
James Sumners banbrytande arbete banade väg för ytterligare forskning om den kemiska strukturen hos rena enzymer och resulterade i studier av enzymer som spelar en nyckelroll i forskning inom modern biokemi.
