«Жизнь – это химические колебания», – именно таким принципом пользовался Феодор Линен во время проведения своих исследований. Выяснив структуру «активированной уксусной кислоты», он заложил основы для понимания многих клеточных процессов и изучения таких заболеваний, как диабет и атеросклероз. Биохимик выявил механизм и регуляцию метаболизма холестерина и жирных кислот, благодаря чему стал лауреатом Нобелевской премии по физиологии или медицине в 1964 году. Подробнее далее на imunich.
Детство и образование
Ученый родился 6 апреля 1911 года в Мюнхене в многодетной семье профессора машиностроения. С раннего детства он проявлял активный интерес к химии, проводя эксперименты на чердаке виллы своих родителей. После взрыва, который вызвал легкие травмы лица и рук, Феодор временно приостановил свои эксперименты.
В начале 1930-х годов Мюнхен стал центром изучения органической химии. Именно здесь преподавали и проводили свои исследования Юстус фон Либих, Адольф фон Байер и Ричард Вильштеттер. Диапазон тем был широк, ученые изучали не только строение природных веществ, но и химические превращения в живых клетках. Линен решил присоединиться к списку ученых и поступил в Мюнхенский университет Людвига-Максимилиана изучать химию.
Академическая деятельность
В 1937 году Феодор защитил диссертацию о токсичных веществах в мухоморах. Впоследствии он заинтересовался метаболическими процессами в дрожжах. В 1942 году он начал преподавать химию в родном вузе. Через 5 лет стал доцентом, а в 1953-м – профессором биохимии. Еще через год Линен возглавил в Мюнхене Институт клеточной химии Макса Планка (с 1972-го – Институт биохимии Макса Планка).
Мюнхенец посвятил жизнь выяснению химических деталей метаболических процессов в живых клетках и механизмов метаболической регуляции. Среди тем, которые он изучал вместе с немецкими и другими исследователями: эффект Пастера (снижение потребления глюкозы и прекращение продуцирования молочной кислоты клеткой в присутствии кислорода); распад уксусной кислоты в дрожжах; химическая структура «активированной уксусной кислоты»; разложение жирных кислот и образование ацетоуксусной кислоты; биосинтез цистеина, каучука и т.д.
За 37 лет преподавательской деятельности в лабораториях Линена успело поработать 88 студентов и докторантов, а еще несколько аспирантов и приглашенных ученых. Многие его студенты позже были назначены профессорами в университетах или работали в научных институтах.
Основное открытие
Ученые того времени уже знали, что уксусная кислота играет центральную роль в метаболизме: она образуется во время сжигания углеводов, жиров и белков, а также является компонентом различных биомолекул. Однако они не понимали, как именно происходят химические реакции, учитывая, что уксусная кислота реагирует очень медленно, следовательно, должен существовать ее активатор.
Линен попытался превратить уксусную кислоту в лимонную. После этого другой ученый – Генрих Виланд, с которым сотрудничал Линен, – решил встряхнуть дрожжевые клетки вместе с кислородом, что привело к использованию всех полезных веществ. Ученые исследовали, что если после этого добавить к дрожжам уксусную кислоту, то она сможет окислить их только через несколько часов, после чего дрожжи будут пригодны для производства энергии.
Феодор Линен ошибочно предположил, что уксусная кислота получила свой энергетический прирост из-за добавления фосфатной группы. Впрочем, опыты с уксусной кислотой и неорганическим фосфатом доказали обратное. Понять процесс удалось только много лет спустя.
Катализатором стало открытие немецко-американского биохимика Франца Липмана. Ученый выделил ранее неизвестный кофермент из экстракта печени голубя в 1947 году, назвав его коферментом А. Он содержал пантотеновую кислоту (витамин В5), аденозин, фосфат и серу и непосредственно участвовал в реакциях ацетилирования (а следовательно, мог содержать «активированную кислоту»). Затруднения возникли со структурой соединения: оно настолько сложно, что было непонятно, как ацетил связывается с коферментом.
Впоследствии Линен подумал о том, что остаточный ацетат может быть связан не с пантотеновой кислотой, а серой. Он провел эксперименты, подтвердившие его правоту. После двух месяцев исследований мюнхенец изложил свои выводы на бумагу. Публикация поразила американских биохимиков.
Подытоживая, Линен обнаружил, что для запуска процесса холестерина необходим ацетат, активированный коэфферментом А. Он открыл химическую структуру ацетил-КоА (ацетил-кофермента А), что способствовало детальному пониманию биохимических процессов. Другими словами, Линен собрал куски головоломки в правильную комбинацию, раскрыв структуру ацетил-КоА – первичного метаболита, важного соединения в обмене веществ, используемого во многих биохимических реакциях. Это соединение также известно как «активированная уксусная кислота».
Разъяснение структуры «активированной уксусной кислоты» принесло Линену международное признание. В 1964 году он получил Нобелевскую премию по физиологии или медицине. Открытие Линена очень важно, ведь помогает понять, как холестерин влияет на заболевания сердца. Премию Линен разделил с еще одним биохимиком – Конрадом Блохом.
В целом, холестерин – жироподобное вещество, которое поступает в организм вместе с продуктами питания и синтезируется в печени. Печень является своеобразной фабрикой, которая перерабатывает холестерин в разные типы, в зависимости от потребностей организма. Холестерин в небольшом количестве необходим для организма, поскольку содержится в составе клеточных мембран, выполняет синтез гормонов и других важнейших веществ.
Избыток холестерина в крови развивает атеросклероз, то есть холестерин откладывается на стенках сосудов, что может привести к ухудшению кровоснабжения головного мозга, сердца и других органов. Атеросклероз – главная причина развития инфаркта миокарда, ишемического инсульта, ишемической болезни сердца. Кроме того, повышенный холестерин приводит к образованию камней в желчном пузыре.
Признание
Помимо самого главного достижения, то есть Нобелевской премии, Линен стал обладателем медалей от Американского общества европейских химиков и фармацевтов, Немецкого химического общества, Немецкой национальной академии наук Leopoldina и Общества физиологической химии.
Он стал членом Баварской академии наук, Немецкой национальной академии наук Leopoldina, почетным членом Общества Гарви, Американского общества биохимиков и других научных структур.
Личная жизнь
В 1937 году биохимик женился на Еве Виланд – дочери его учителя. Они стали родителями пятерых детей. Несмотря на любовь к работе, сам Линен никогда не разрешал ей стать его одержимостью. Биохимик всегда находил время, чтобы наслаждаться жизнью. Он требовал от своих подданных наивысшей производительности, как и от себя самого, но в нерабочее время Линен умел отдыхать и отвлекаться от мыслей о науке.
В частности, ученый организовывал для своих студентов и коллег лыжные прогулки и походы в Альпы, карнавальные праздники, вечеринки, товарищеские встречи в пивном саду. К слову, исправлял докторскую диссертацию Феодор в пивном саду фестиваля «Октоберфест».
Новатор умер в родном Мюнхене в 1979 году, спустя 6 недель после операции по удалению аневризмы.