Самнер, Джеймс Батчеллер

Джеймс Батчеллер Самнер родился в Кантоне, штат Массачусетс, 19 ноября 1887 года, в семье Чарльза и Элизабет Рэнд Самнер (урожденной Келли). Отец Джеймса Самнера имел большую усадьбу, а дед был владельцем хлопковой фабрики и фермы. Таким образом, в детстве у Самнера была возможность наблюдать за работой паровых двигателей и прядильных машин, а также следить за жизнью фермерского хозяйства.

В юные годы Самнер интересовался огнестрельным оружием и часто ходил на охоту. В один из таких походов, когда Самнеру было 17 лет, произошел несчастный случай: его компаньон случайно выстрелил ему в левую руку, и ее пришлось ампутировать по локоть[7]. Инцидент усугублялся тем фактом, что Самнер был левшой. Однако со временем он натренировался умело пользоваться только одной правой рукой.

В детстве Самнер несколько лет проучился в гимназии Элиота (англ. Eliot Grammar School), а затем по настоянию отца, уверенного в важности хорошего образования, был отправлен в латинскую школу Роксбери (англ. Roxbury Latin School), куда ему приходилось добираться на поезде и около двух миль идти пешком. Здесь в подготовке к колледжу Самнер провел 6 лет. Любимыми его предметами в школе были химия и физика.

В 1906 году Самнер поступил в Гарвардский колледж и начал изучать электротехнику. В течение нескольких недель, осознав, что ему не хватает математической подготовки в этой области, и что он больше предпочитает химию, Самнер сменил направление обучения. В конце обучения он опубликовал в соавторстве с профессором Г. А. Торри свою первую научную работу, связанную с подходом к синтезу папаверина[9].

После окончания Гарварда в 1910 году Самнер начал заниматься хлопковым семейным бизнесом под руководством своего дяди Фредерика В. Самнера и по совместительству менеджера компании «Sumner Knitted Padding Company». Джеймс Самнер работал на фабрике компании по 10 часов в день, кроме субботы, и выполнял различные мелкие и неинтересные для него поручения: разгрузка тюков хлопка, запуск и ремонт прядильных машин, печать корреспонденции. Спустя несколько месяцев у него появилась возможность уехать в Канаду и в течение семестра преподавать там химию в колледже Маунт-Эллисон, Саквилл. Там он был назначен исполняющим обязанности профессора естественных наук.

По возвращении домой, Джеймс Самнер устроился ассистентом по химии в Вустерский политехнический институт. Однако после первого семестра он ушел в отставку, чтобы продолжить учебу в Гарварде для получения докторской степени по химии. По совету друзей он пошел на собеседование в медицинскую школу по специальности биохимия к профессору Отто Фолину. Изначально профессор заявил ему, что однорукий человек не сможет добиться успеха в химических исследованиях, однако Самнер продемонстрировал свою сноровку в лабораторной работе и вскоре приступил к исследованиям под руководством Отто Фолина. В 1913 году Самнер получил степень мастера искусств (A. M.), а в июне 1914 года — докторскую степень (Ph. D.). Его докторская диссертация была посвящена образованию мочевины в организме животных[10].

Завершив обучение в аспирантуре, Самнер вместе со своим одноклассником отправился в путешествие по Европе. Находясь в Интерлакене, Самнер получил телеграмму с предложением о назначении его доцентом биохимии в Итакском отделении медицинского колледжа при Корнеллском университете. Он принял предложение, однако началась Первая мировая война, и прошел месяц прежде, чем он смог покинуть Швейцарию и затем вернуться в Америку. Приступив к исполнению своих обязанностей, Самнер получил направление на факультет колледжа искусств и наук, а также на факультет медицинского колледжа. Таким образом, осенью 1914 года началась преподавательская и исследовательская карьера Джеймса Самнера в Корнелле. В течение 15 лет он был доцентом, а следующие 9 лет — профессором на факультете физиологии и биохимии Итакского отделения медицинского колледжа. С закрытием этого отделения в 1938 году он был назначен профессором биохимии на кафедру зоологии колледжа искусств и наук. Два года спустя его деятельность была передана под юрисдикцию сельскохозяйственного колледжа, в котором ему были предоставлены новые помещения. В 1945 году в сельскохозяйственном колледже была создана кафедра биохимии, позднее переименованная в кафедру биохимии и питания, и Самнер был назначен в ее штат. В 1947 году на этой кафедре была организована лаборатория химии ферментов, директором которой стал Самнер[7].

Во время работы в Корнеллском университете, он имел несколько стажировок в ряде других учебных заведений. В 1920—1921 годах, он получил бельгийско-американский грант и работал в медицинской школе Брюссельского университета. В 1929  году он стажировался в университете Стокгольма, а в 1937 году он занимался научной работой в университете Упсалы по стипендии Гуггенхайма. В этом же году Самнер получил от Шведского химического общества золотую медаль Шееле за свой научный вклад в область ферментов.

В конце 1954 — начале 1955 года, Самнер активно готовился к тому, чтобы после выхода на пенсию провести около года в медицинской школе Бразильского университета Минас-Жерайс, Белу-Оризонти, организовав там лабораторию и запустив исследовательскую программу в области ферментов. В течение шести месяцев он сосредоточился на изучении португальского языка. Он составил списки цен на приборы и оборудование, которые должны были быть приобретены и доставлены к его приезду. Самнер распорядился продать свой дом в Итаке и хотел перевезти семью в Бразилию. Однако планы не удалось довести до конца: весной 1955 года его поразила болезнь.

25—26 мая 1955 года Корнеллский университет провел симпозиум в честь Джеймса Самнера и Л. А. Мейнарда, а на следующий день Самнера доставили в больницу, откуда он так и не вернулся. Он умер от рака 12 августа 1955 года в Мемориальном институте Розуэла Парка (англ. Roswell Park Memorial Institute), Буффало, Нью-Йорк.

После начала работы в Корнеллском университете в 1914 году Самнер отмечал, что возможности для исследований там не сильно широки из-за недостатка времени, из которого значительная доля уходила на выполнение его преподавательских обязанностей, а также малочисленного оборудования и отсутствия лаборантов. Тем не менее, стремление внести свой вклад в науку заставило Самнера немедленно приступить к исследованиям. Сначала они были связаны с биохимическими аналитическими методами — областью, которой он заинтересовался еще в Гарварде. Его первые работы были посвящены определению содержания аммиака и мочевины в мышцах[11] и моче[12].

Однако больший интерес Самнер проявлял к проблеме природы ферментов и вскоре решил попытаться выделить фермент в чистом виде. Объясняя это решение в своей Нобелевской лекции в Стокгольме в 1948 году, Самнер заявил:

Далее я хочу рассказать, почему в 1917 году я решил попытаться выделить фермент. На тот момент у меня было мало времени для исследований, не так много аппаратуры, денег на исследования и помощи. Я хотел совершить нечто действительно важное и решил рискнуть. Некоторые коллеги считали, что моя попытка выделить фермент была бессмысленной, но такая точка зрения заставляла меня чувствовать себя еще более уверенным в том, что в случае успеха поиски оправдают себя.

Исследования Самнера в попытках выделить фермент продолжались в течение 9 лет. Его конкретной целью был фермент уреаза, который фигурировал в его предыдущих научных работах. Он обнаружил, что доступным источником этого фермента является «боб Джека» (Канавалия мечевидная). Самнер также предполагал, что ферменты должны иметь белковую природу. Перебрав большое количество методов и реагентов, Самнер получил из бобов концентрат, содержащий мелкие кристаллы, которые после отделения центрифугированием показывали очень высокую уреазную активность в водном растворе и при анализе проявляли себя как белок. В результате этих открытий и дальнейших подтверждающих исследований Самнер опубликовал статью в журнале «Journal of Biological Chemistry» в августе 1926 года, в которой он объявил о выделении нового кристаллического глобулина из «боба Джека» и представил доказательства того, что выделенный глобулин является ферментом уреазой[13][14].

Большинство биохимиков восприняли сообщение Самнера о выделении фермента с недоверием. Особенно яростно открытие Самнера критиковали немецкий химик Вильштеттер и его группа из Германии, которые в течение многих лет пытались получить чистые ферменты и пришли к ошибочному выводу, что они не имеют белков в своем составе. Немецкие ученые отвергли заявление Самнера на том основании, что кристаллизованный им белок мог просто являться носителем фермента. За этим последовала длительная научная дискуссия. В течение следующих пяти лет Самнер дополнил свой первоначальный результат десятком статей, в которых он представил дополнительные данные, подтверждающие его позицию и решительно отвечающие на критику.

Мощную поддержку Самнер получил в 1930 году после того, как американский биохимик Джон Нортроп сообщил о кристаллизации фермента пепсина[15]. А чуть позже поступило сообщение Нортропа и Куница о кристаллизации трипсина[16] и химотрипсина. Всеобщее признание работ Самнера, а также окончательное доказательство белковой природы ферментов произошло еще позднее и ознаменовалось присуждением в 1946 году Нобелевской премии по химии. Одна ее половина была отдана Самнеру «за открытие способности ферментов к кристаллизации». Другая половина была разделена между Нортропом и У. М. Стэнли, работавшими в Рокфеллеровском институте, «за получение ферментов и вирусных белков в чистом виде»[6].

Исследования Самнером ферментов не ограничивались уреазой. Совместно с Доунсом он кристаллизовал каталазу и установил ее белковую природу[17]. Его исследования также коснулись более десятка других ферментов и привели к целому ряду публикаций. Кроме того, Самнер интересовался общими исследованиями в области выделения и очистки белков. Работая в Брюссельском университете, он впервые получил фибриноген, очищенный от тромбопластического вещества[18].

В общей сложности Джеймс Самнер опубликовал более 100 научных работ и множество других статей технического или научно-популярного характера, связанных с его областью интересов.