James Batcheller SUMNER (Canton, MA, 1887 – Buffalo, NY, 1955) obtuvo la mitad del premio Nobel de Química en 1946 “por su descubrimiento de que las enzimas pueden ser proteínas ”. James era hijo de un gran propietario. Tuvo un accidente de caza a los 17 años de edad y le amputaron el brazo izquierdo (era zurdo) por debajo del codo; a pesar de ello practicó toda clase de deportes, demostrando la tenacidad que le acompañó en su aventura científica. Estudió bioquímica en Harvard y se doctoró en 1914; después profesó en la Universidad de Cornell. En su conferencia del Nobel, que tituló “La naturaleza química de las enzimas”, comenzó recordando que, cuando inició sus investigaciones, la creencia general, encabezada por el prestigioso profesor Willstätter, era que las enzimas no eran ni lípidos, ni carbohidratos ni proteínas. Sumner, sabiendo que las enzimas se encuentran en las células en muy pequeña concentración y que se deterioraban con facilidad al intentar manipularlas, investigó la ureasa, la enzima que rompe la urea en CO2 y NH3. Extrajo ureasa de la canavalia, una planta de la familia de las judías que la contenía en mayor abundancia. En 1926 tuvo éxito al aislar, cristalizar y purificar la ureasa, demostrando ya con facilidad que se trataba de una proteína. Todas las enzimas son proteínas , pero no todas las proteínas son enzimas, dijo Sumner para cerrar su discurso.

John Howard NORTHROP (Yonkers, NY, 1891 – Wickenberg, AZ, 1987) y Wendell Meredith STANLEY (Ridgeville, IN, 1904 – Salamanca, 1971) compartieron la mitad del premio Nobel de Química en 1946 “por su preparación de enzimas y de proteínas de virus en forma pura”.

John H. NORTHROP, huérfano de padre muerto en accidente de laboratorio y criado por su madre, una maestra de botánica que introdujo el estudio de la naturaleza en las escuelas públicas de NY, se doctoró en la Universidad de Columbia en 1915. Tras trabajar muchos años en el Rockefeller Institute, fue profesor de Bacteriología y, después, de Biofísica en la Universidad de California. En su lectura de aceptación del Nobel, titulada “La preparación de enzimas puras y de proteínas de virus” explicó que no hay un método general para la cristalización de estas sustancias, aunque es preferible usar sales neutras concentradas, como son las disoluciones saturadas de sulfato de magnesio a 0ºC. Para controlar la pureza, dijo, se emplea la cristalización fraccionada, el análisis en la ultracentrífuga de Svedberg (que no sirve para proteínas muy inestables) y la electroforesis de Tiselius. Northrop, en 1930, cristalizó la pepsina, una enzima digestiva que rompe las proteínas en las secreciones gástricas. En 1932 cristalizó la tripsina y en 1935 la quimotripsina, ambas enzimas digestivas de las secreciones pancreáticas. Sabiendo que las proteínas se derivan de precursores (por ejemplo, la formación de tripsina a partir de tripsinógeno es una reacción autocatalítica o catalizada por enteroquinasa), Northop aisló y cristalizó también los precursores de las tres enzimas antes señaladas, así como las enzimas carboxipeptidasa, hexoquinasa y ribonucleasa, esta última una nucleoproteína con actividad bacteriófaga.

Wendell M. STANLEY se doctoró en la Universidad de Illinois en 1929 y estuvo en Munich haciendo un trabajo posdoctoral con el profesor Wieland. A la vuelta, investigó en el Rockefeller Institute hasta 1948, cuando se fue a la Universidad de California para ser profesor de Bioquímica y, después, de Virología. En su discurso de aceptación del Nobel, titulado “Aislamiento y propiedades del virus del mosaico del tabaco cristalizado”, describió cómo obtuvo el virus que ataca a las hojas del tabaco y el procedimiento que siguió para cristalizarlo. Mostró varias micrografías del virus: unos objetos con forma de varilla de 15 micrómetros de diámetro y 280 de longitud. Tras las muchas pruebas realizadas, en 1934 concluyó que “el virus del mosaico del tabaco es una proteína, o está muy relacionado con una proteína, que puede ser hidrolizado con pepsina”. Encontró 17 aminoácidos y el 6% de ácido ribonucleico: era una nucleoproteína sin metionina o histidina. En su conferencia, Stanley expuso micrografías electrónicas de otros virus, y aludió al desarrollo del conocimiento: se sabía de los virus de la fiebre amarilla, del dengue, de la poliomielitis, de algunas encefalitis, viruela, sarampión, paperas, gripe, neumonía vírica y resfriado común. Estos en las personas, ya que también hay virus en los animales y en las plantas. Los virus, dijo, se reproducen en la célula y mutan por cambios en los aminoácidos tales como la eliminación, la introducción o la concentración. Durante la Segunda Guerra Mundial trabajó con el virus de la gripe y en la preparación de vacunas contra la enfermedad.

Vincent du VIGNEAUD (Chicago, 1901 – White Plains, NY, 1978) recibió el premio Nobel de Química en 1955 “por su trabajo en compuestos de azufre bioquímicamente importantes, y especialmente por la primera síntesis de una hormona polipeptídica”. Doctor en Medicina en 1927 por la Universidad de Rochester,NY. Trabajó con el farmacólogo J.J.Abel de la John Hopkins, con G.Berger de la Universidad de Edimburgo y visitó la Universidad de Londres. De vuelta a América ingresó en la Universidad de Illinois bajo la dirección del profesor W.C.Rose. En 1932 llegó a ser jefe del Departamento de Bioquímica de la George Washington School of Medecine y en 1938 ocupó los mismos cargos en la Universidad de Cornell. En su conferencia del Nobel, titulada “Ruta de la investigación del azufre: de la insulina a la oxitocina”, ironizó con el énfasis, a todas luces excesivo, puesto en el azufre por la Comisión que le concedió el premio. Relató que empezó a investigar la insulina con W.C.Rose y que con J.J.Abel se dedicó al aislamiento de la cistina, el dímero de dos cisteínas unidas por un puente disulfuro, a partir de la insulina cristalizada. Estos trabajos le llevaron a investigar sobre las hormonas de la pituitaria: la vasopresina, que actúa sobre los músculos de los vasos sanguíneos y causa el aumento de la presión de la sangre, y la oxitocina, el agente principal que origina la contracción del útero y la secreción de la leche. Obtuvo oxitocina de las glándulas de vaca, la hidrolizó y encontró nueve aminoácidos que, colocados en el orden debido, dan la fórmula de la oxitocina: cisteína, tirosina, isoleucina, glutamina, asparagina, cisteína, prolina, leucina y glicina. Los resultados obtenidos con la oxitocina de la pituitaria del cerdo fueron análogos. La vasopresina aislada de las glándulas de vaca demostró que contenía seis aminoácidos iguales a los de la oxitocina y fenilalanina y arginina en vez de leucina e isoleucina. Du Vigneaud y su equipo obtuvieron un nonapéptido intermediario que, por oxidación al aire y tratamiento con Na en NH3 líquido, dio lugar a una oxitocina que tenía igual actividad óptica, la misma movilidad electroforética, idéntico coeficiente de partición y patrón de infrarrojo que la oxitocina natural. No sintetizaron la vasopresina pero consiguieron saber su constitución.

Frederick SANGER (Rendcombe, UK, 1918 – Cambridge, UK, 2013) ganó el premio Nobel de Química 1958 “por su trabajo en la estructura de las proteínas, especialmente con la insulina”. Frederick, hijo de un médico, se doctoró en 1943 en el departamento de bioquímica de Cambridge con una tesis sobre el metabolismo del aminoácido lisina. En su lección del Nobel, titulada “La química de la insulina”, comenzó destacando la importancia que tiene el orden en que están colocados los aminoácidos en la proteína, ya que todas las proteínas contienen más o menos los mismos aminoácidos pero difieren en sus propiedades físicas y biológicas. Sanger fue explicando los pasos que tuvo que dar para elucidar la estructura de la insulina, una hormona pancreática que regula el contenido de azúcar en la sangre y cuyo déficit produce la diabetes. Empezó utilizando el 1,2,4,fluordinitrobenceno (FDNB) que reacciona con los grupos amino libres de una proteína para dar el dinitrofenil (DNP) derivado; en medio alcalino débil no se rompen los enlaces peptídicos:

FDNB + proteína = DNP—proteína + HF , y en medio ácido clorhídrico quedan libres los aminoácidos: DNP—proteína = DNP—aminoácido + aminoácidos.

El DNP—aminoácido se separa por extracción con éter. Con este procedimiento, Sanger fue capaz de ir separando de la cadena los distintos aminoácidos y de identificarlos. Después empleó enzimas proteolíticas (pepsina, tripsina y quimotripsina), más específicas que el ácido, y consiguió deducir la secuencia completa de los 30 aminoácidos de la cadena B, encabezada por la fenilalanina, y la secuencia de los 21 aminoácidos de la cadena A, encabezada por la glicocola. También demostró que las dos cadenas estaban conectadas por dos puentes de disulfuro (—S—S—). Advirtió que no había periodicidad en la colocación de los aminoácidos, que estaban dispuestos al azar pero siempre en el mismo orden. Sanger trabajó con insulina de ganado vacuno, pero comprobó que la cadena B es igual para cerdos, ovejas, caballos y ballenas y que la cadena A variaba en las posiciones de tres aminoácidos, lo que sugería que esas posiciones no eran importantes para el funcionamiento de la hormona, ya que actuaba igual en las cuatro especies. Así acabó Sanger la exposición de ocho años de trabajo.