Un medic din Iași a cronometrat drumul unei proteine prin celulă și a luat Nobelul

1 Iași, 19 noiembrie 1912

Fiul unui profesor de filozofie alege medicina

1912

George Emil Palade s-a născut la Iași, la 19 noiembrie 1912. Tatăl său, Emil Palade, era profesor de filozofie, iar mama, Constanța Cantemir-Palade, era profesoară. În autobiografia scrisă pentru Fundația Nobel, Palade spune că de la ei a învățat devreme respectul pentru cărți, pentru învățați și pentru școală.

A început școala la Iași și a luat bacalaureatul la liceul „Hasdeu” din Buzău. Tatăl ar fi vrut ca fiul să studieze filozofia, asemenea lui. Fiul a preferat, scrie Palade, „lucrurile tangibile și concrete” și în 1930 a intrat la Facultatea de Medicină din București.

Încă din primii ani de facultate l-au atras științele de bază ale medicinei, după discuțiile cu profesorii Francisc Rainer, de anatomie, și André Boivin, de biochimie. Lucra deja, ca student, în laboratorul de anatomie. A făcut totuși șase ani de practică în spital, mai ales la medicina internă. Pentru doctorat a ales însă un subiect neobișnuit pentru un viitor medic.

După absolvire, în 1940, a fost o vreme asistent la medicina internă, apoi s-a întors la anatomie. Explicația lui: diferența dintre ce știau medicii vremii și ce se aștepta de la ei îl făcea să se simtă „destul de stânjenit”.

2 București – New York, după război

O singură călătorie, date care nu se potrivesc

1946

În 1943 Palade devenise, prin concurs, conferențiar la catedra de anatomie din București. În timpul războiului a fost medic în armata română. După război, profesorul lui, Grigore T. Popa, l-a îndemnat să plece la studii în Statele Unite, iar Farquhar scrie că i-a dat mai multe scrisori de recomandare pentru laboratoare americane.

Primele luni în America le-a petrecut la Universitatea din New York, ca cercetător invitat în laboratorul de biologie al lui Robert Chambers. Acolo l-a auzit pe Albert Claude, un belgian de la Institutul Rockefeller, ținând un seminar despre ce vedea cu microscopul electronic. Palade scrie că a fost „fascinat” și „extrem de fericit” când, după o scurtă discuție, Claude l-a chemat să lucreze cu el din toamna aceluiași an. Chambers ieșea la pensie chiar în vara aceea.

La Rockefeller, la mijlocul anilor 1940, se puneau la punct cele două metode pe care Palade le va folosi toată viața: microscopul electronic aplicat celulelor și separarea componentelor celulei prin centrifugare.

3 New York, 1946–1953

Două feluri noi de a privi o celulă

1.250de ori mai fin, în principiu

Microscopul cu lumină nu poate deosebi detalii mai mici de vreo 2.500 de ångströmi. Un ångström este o zecime de miliardime de metru, așa că asta înseamnă un sfert de micrometru. Microscopul electronic folosește un fascicul de electroni în locul luminii, iar Farquhar scrie că limita lui practică este de vreo 2 ångströmi. Cele două limite diferă de vreo 1.250 de ori. La început însă, cu acest microscop se puteau observa doar celule crescute în vase și întinse în strat subțire. În 1945, Keith Porter, Albert Claude și Ernest Fullam publicaseră imagini ale unor astfel de celule, din embrioni de pui, și văzuseră în ele o rețea de membrane: reticulul endoplasmatic.

Cealaltă metodă era a lui Claude. Celula se zdrobește, iar bucățile se separă într-o centrifugă, un aparat care rotește eprubetele foarte repede: cele mai grele se depun primele pe fundul eprubetei, apoi, la rotiri tot mai rapide, celelalte, pe rând. Claude obținea astfel patru fracțiuni: trei depuneri succesive și lichidul rămas deasupra. Palade a lucrat întâi aici: cu George Hogeboom și Walter Schneider a pus la punct „metoda cu zaharoză”, care păstrează întregi mitocondriile, structurile din care celula își ia energia.

În 1949 Claude s-a întors în Belgia. Când s-a pensionat și șeful departamentului, James Murphy, Palade și Keith Porter au rămas „orfani”, cum scrie Palade, și au fost „adoptați” de directorul institutului, Herbert Gasser. Au îmbunătățit tăierea țesuturilor și fixarea lor, adică felul în care sunt conservate chimic înainte de a fi privite. Noutatea fixatorului lui Palade din 1952, scrie Farquhar, a fost „pur și simplu” un tampon, o soluție care ține aciditatea constantă, folosit ca solvent pentru osmiu. Cu felii de cel mult 0,05 micrometri și cu un microscop RCA, se putea privi, în sfârșit, în celulele oricărui țesut.

4 Pocono Manor, 1953 · New York, 1955

Grăunțele de pe membrane

150de ångströmi, capătul de sus al celor obișnuite

În fotografiile făcute la o mărire de 5.000 până la 10.000 de ori și apoi mărite încă o dată pe hârtie, Palade a văzut ceva ce se repeta în aproape toate celulele cercetate: grăunțe mici, dense și rotunde, cele mai multe de 100 până la 150 de ångströmi, adică 10 până la 15 nanometri. Un nanometru este a milioana parte dintr-un milimetru.

În celulele specializate, cum sunt cele din pancreas, grăunțele stăteau lipite de membranele reticulului endoplasmatic, de obicei fără o ordine anume, uneori în șiruri scurte. În celulele care se înmulțesc repede pluteau libere. Palade și-a prezentat observațiile în 1953, la întâlnirea anuală a Societății de Microscopie Electronică a Americii, la Pocono Manor, în Pennsylvania. Articolul a ajuns la redacție la 15 octombrie 1954 și a apărut la 25 ianuarie 1955, în primul număr al unei reviste noi. Cele două date folosite azi, 1953 de Academia Română și 1955 de Fundația Nobel, corespund prezentării și articolului.

Articolul este prudent. Palade se întreabă întâi dacă grăunțele nu sunt cumva un artefact, un produs al fixării, și arată că le vede și cu alt fixator. Observă că apar acolo unde citoplasma, adică tot ce se află în celulă în afara nucleului, se colorează puternic din cauza acidului ribonucleic, ARN-ul, o moleculă înrudită cu ADN-ul. Scrie însă că gruparea lor sub un singur nume se sprijină „exclusiv pe observații morfologice”, adică pe felul în care arată, și că „dovada finală” a legăturii cu ARN-ul e de așteptat „în viitor”.

Tot în articol îi citează pe cei care văzuseră ceva asemănător: Keith Porter, în 1952, „unități macromoleculare”; Sjöstrand și Rhodin, în 1953, „puncte dense”; Slautterback, „microzomi mici”. Iar biochimiștii, Petermann și colaboratorii ei, Barnum și Huseby, izolaseră deja prin centrifugare particule bogate în ARN, cam de aceeași mărime. Palade a arătat că grăunțele apar în toate cele peste 40 de tipuri de celule pe care le-a cercetat, la mamifere și la păsări, cu o singură excepție, globula roșie adultă, și că în multe dintre ele stau pe membranele reticulului.

5 New York · Cambridge, Massachusetts, 1955–1960

Un nume și o dovadă

1958

În 1955 a venit în laborator biochimistul Philip Siekevitz, care pusese la punct unul dintre primele sisteme în care proteinele se fac într-o eprubetă. Au ales împreună pancreasul de cobai și au folosit ambele metode deodată: separau componentele celulei în fracțiuni prin centrifugare și verificau la microscop ce se află în fiecare. Așa au arătat, în 1956, că microzomii din pancreas provin mai ales din reticulul rugos, rupt în bucăți la zdrobirea celulei, și că grăunțele de pe ei sunt particule de ribonucleoproteină, făcute din ARN și proteine.

Rămânea de dovedit ce fac particulele. În 1960, Kirsch, Siekevitz și Palade au arătat că particulele desprinse de pe microzomii din ficat de cobai leagă aminoacizii în proteine chiar și într-o eprubetă. Comunicatul Premiului Nobel din 1974 spune că Palade a arătat acest lucru „împreună cu alte grupuri”.

Până la numele de azi, particulele primiseră mai multe denumiri: „componenta particulată mică a citoplasmei”, cum le numea Palade în 1955, apoi „particule de ribonucleoproteină”, iar pentru scurt timp, scrie Farquhar, „granulele lui Palade”.

6 New York, 1964–1967

Pe urmele unei proteine

60de minute până în granule

O celulă din pancreas face enzimele digestiei și le trimite afară, în canalele care duc spre intestin. Palade o numește „o producătoare foarte eficientă de proteine”. Despre imaginile ei scrie că aveau pentru el „efectul cântecului unei sirene: irezistibil și pe jumătate transparent”.

Centrifuga nu separa perfect bucățile celulei, așa că Palade și Lucien Caro au încercat altceva. Au injectat unor cobai leucină radioactivă, un aminoacid din care celula își face proteinele. Proteinele făcute în minutele următoare purtau astfel o etichetă radioactivă. După câteva minute, câteva zeci de minute sau o oră, fixau țesutul și căutau la microscop urmele lăsate de radioactivitate pe un strat fotografic. Metoda se numește autoradiografie.

În 1967, James Jamieson și Palade au urmărit același drum în felii de pancreas ținute în viață într-un vas, mai ales separând celulele în fracțiuni: trei minute cu aminoacidul radioactiv, apoi o soluție hrănitoare fără etichetă. Proteinele noi treceau din reticul în veziculele mici de la marginea aparatului Golgi, unde erau cele mai multe la șapte minute după schimbarea soluției. În autoradiografii, granulele însele apăreau marcate abia în proba luată la 57 de minute după marcare. Timpii din felii și cei din animalul viu nu se pot compara direct: sunt experimente diferite.

7 Stockholm, octombrie–decembrie 1974

Un premiu în trei părți

3laureați, câte o treime

În octombrie 1974, Institutul Karolinska a anunțat Premiul Nobel pentru fiziologie sau medicină, împărțit în trei părți egale: Albert Claude, Christian de Duve și George E. Palade, „pentru descoperirile privind organizarea structurală și funcțională a celulei”. Palade era de un an profesor la Universitatea Yale.

Comunicatul împarte meritele. Claude a adus microscopul electronic în studiul celulelor animale și a pus la punct fracționarea prin centrifugare. De Duve, pornind de la fracțiunile lui Claude, a găsit enzime care nu se potriveau în niciuna și a ajuns la o a cincea: lizozomii, micii saci în care celula își descompune resturile. Palade a arătat cum trec proteinele de export din reticul în aparatul Golgi, unde sunt pregătite pentru ieșire.

La ceremonie, Jan-Erik Edström a spus că Palade dusese microscopia electronică „la cel mai înalt grad de artă”. În conferința Nobel, la 12 decembrie, Palade a descompus secreția în șase pași: sinteza, separarea, transportul, concentrarea, depozitarea și eliberarea. Pentru fiecare a cântărit dovezile și a spus unde erau încă slabe.

8 București · New Haven · La Jolla, 1975–2008

Acasă și departe

1979

La 31 martie 1975, Academia Română l-a ales membru de onoare. Cu Nicolae și Maia Simionescu, doi cercetători români care au lucrat cu el la Rockefeller și apoi la Yale, a studiat pereții celor mai subțiri vase de sânge, capilarele. Farquhar scrie că Institutul de Biologie și Patologie Celulară din București a fost „visul Simionescilor”, dar că prestigiul lui Palade a făcut posibilă înființarea lui, în anii lui Ceaușescu. În septembrie 1979, mulți dintre cei care lucraseră cu Palade și cu Simionescii la Rockefeller au venit la București la simpozionul de deschidere.

În 1990 s-a mutat la Universitatea California din San Diego. Farquhar scrie că ușa lui era deschisă tuturor, până la studenții români veniți să-și vadă „idolul național”. În 1994 Universitatea „Al. I. Cuza” din Iași l-a făcut doctor honoris causa, iar în 2008 a primit Ordinul „Steaua României” în grad de Colan. A murit la 7 octombrie 2008, la Del Mar, în California, la 95 de ani. Pagina Academiei Române trece data de 8 octombrie.

9 2026

Aceeași celulă, astăzi

30de nanometri, ribozomul de azi

După Palade, alții au găsit mecanismele din spatele drumului pe care îl descrisese. Günter Blobel, venit în laboratorul lui Palade la sfârșitul anilor 1960, a propus în 1971, potrivit comunicatului Nobel din 1999, că proteinele făcute pentru export poartă un semnal propriu, care le duce la membrana reticulului și prin ea, iar în 1975 a arătat că semnalul este o scurtă înșiruire de aminoacizi. A primit Nobelul în 1999.

Venkatraman Ramakrishnan, Thomas Steitz și Ada Yonath au primit Nobelul pentru chimie în 2009 pentru structura ribozomului, atom cu atom. Modelele arată că mare parte din funcția lui o îndeplinește ARN-ul; la bacterii, ARN-ul reprezintă aproape două treimi din masa ribozomului. În 2013, James Rothman, Randy Schekman și Thomas Südhof au fost premiați pentru mecanismele care dirijează veziculele, bulele de membrană care duc proteinele între compartimentele celulei. Documentul științific al premiului îi numește pe laureații din 1974 printre pionieri: din lucrările lui Palade se știa că proteinele pleacă din reticul în vezicule mici.

Măsurat de-a lungul celor trei axe ale modelului atomic al ribozomului uman, publicat în 2015, ribozomul are între 26 și 30 de nanometri. Grăunțele din articolul lui Palade măsurau 10 până la 15. Dimensiunile au fost determinate diferit: în 1955 se măsurau contururile dense văzute pe secțiuni subțiri, pregătite chimic; în modelul atomic se măsoară întinderea întregului ribozom. Sursele citate nu explică diferența.

Ce se vede la microscop

Ce știm despre aceleași molecule