324 Obletnica • George Emil Palade: ob stoletnici rojstva
Proteus 75/7 • Marec 2013
George Emil Palade: ob stoletnici rojstva
Saša Lipovšek in Ana Jerenko
19. novembra lani bi George Emil Palade (1912-2008) praznoval svoj stoti rojstni dan. Vsi, ki se ukvarjamo s preučevanjem podrobne zgradbe ali ultrastrukture tkiv in celic ter pri svojem delu uporabljamo tran-smisijski elektronski mikroskop, smo mu hvaležni za številne iznajdbe na področju mikroskopije. Njegov genialni um in raziskovalni duh sta obogatila naše vedenje o celici z mnogimi novimi spoznanji, ki danes pomenijo temeljna znanja o celičnih organe-lih in fizioloških procesih.
George Emil Palade je bil rojen v kraju Ia^i na severovzhodu Romunije. Njegova dovzetnost za okolje, njegov intelekt in težnja po novem ter eleganca povezovanja vsega trojega so bili neverjetni. Po študiju medicine v Bukarešti se je posvetil doktorskemu delu,
v katerem je raziskoval ledvice delfinov iz Črnega morja. Do leta 1946 je bil zaposlen na Inštitutu za anatomijo na Univerzi v Bukarešti. Takrat se je, star 34 let, z družino preselil v Združene države Amerike. Prvih nekaj mesecev bivanja v Združenih državah Amerike je raziskoval celične membrane na Univerzi v New Yorku. Ko pa je Palade videl prve fotografije ultrastrukture celic (mi-krografije), ki jih je naredil Albert Claude, je bil zelo navdušen, zato se mu je pridružil pri njegovih raziskavah na Oddelku za patologijo in bakteriologijo na Inštitutu za medicinske raziskave Rockefeller. Albert Claude, rojen leta 1899 v Luxemburgu, se je v Združene države Amerike preselil leta 1929 in od takrat dalje je na omenjenem inštitutu vodil raziskovalno skupino za elektronsko mikroskopijo. V Belgijo, kjer je deloval pred prihodom v Združene države Amerike, se je Claude ponovno vrnil leta 1949. Čeprav je Palade sprva nameraval ostati na podoktorskem študiju na Inštitutu Rockefeller le dve leti, se je njegovo tamkajšnje bivanje podaljšalo na 27 izjemno plodnih let in delo njegove raziskovalne skupine za elektronsko mikroskopijo je hitro postalo prepoznavno v svetu. V njegov laboratorij so prihajali izpopolnjevat svoje znanje raziskovalci različnih disciplin. Rezultat njihovega skupnega intenzivnega delovanja je bilo rojstvo moderne celične biologije, ključnega dogodka za nadaljnji razvoj biomedicinske znanosti.
Mikrografije celičnih struktur so omogočale prvi pogled v podrobno zgradbo znotrajce-
George Emil Palade.
Vir: http://www.google.si/search?q=george+emil+palade&hl=sl&prmd=imvn so&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=qTzsT5mTLY3P4QS8tdCWB Q&ved = 0 CFk QsAQ&b iw=1311&bih=626.
George Emil Palade: ob stoletnici rojstva • Obletnica 325
A STUDY OF FIXATION FOR ELECTROS MICROSCOPY
frv G. t PALADE, US. (/«row Ike Liianvma o/ Tit Red^tU* /ntfiM» f<* WflfiraJ JteiwnJi) Turn iu 71 [RocriVfrf fcr iKlbbatiiW, tf nvemher St 1951)
Microtomy for clcctroe nkttMnj* studies bu teceoUy own nitwilerabte progress due to a number ol knprovtmenU «udi u ih< reduction of the adv»nt> ing rate of the upwJ microtome» (1,2), the embedding in hord plutio 151, uut the ittir«liw.'Udn o[ jdass knives (4). A* & rmiJl nf thi* progfe*, it [* how possible 10 nhuin SCCUOISi 04 suitable tllltiD«8 in safEdeJjt yield to pewit >y>-!eni*(ic * tody «i practically any type of cell in riia. An appreciable Dumber oi electron micxoacopc «tudi« on lectiooed material luvc already beea poblirited-Although they have provided bierestbig morpbdmkal jiiionnatjpii, the re* suits with lilt technique have Dot thus Car come up to expocUtiaas» particularly m the tinge oE fine structure, this it due, in general, to the poor ElulLmi of the specuwn*, *JUi<Hj(h, to most bull««*, ¿oatiY« known to jrivr- p»d results Lu light rakrraaifiy have been used, il wa* vmbi realited, even helot* »«tktfiirg became prflctir-aj, that at Ear u fcwtion b. cooccraeid, electron mi-erescopy i» ^oiiig to be more eaaetinf than light mirtwenpy.
iVinc tiwe ralturwi c*tU, Prrtcr. Claude, aod FuIUn (I), iVrter (fti, and liter Borer IJJ, foend (in I the cell jnoqjbofc©', u rrvnU«! t(j the election iBiowejpe, is Ini tienrxil lu a cotlsiilerihle Olml by ti>r &ul4ve employed. TTir miUton fit*t men -tiutoad [5, A) umcludnl Iblt lh- bat OralKO ni obtainable !»>• lrtatcj=!t with 0»O* Hill mu st™^ «¡jiti nwitfy by Porter Hid KaSnu (I), whe, is addition, fttJiiled in iktiil the ia&irace of the duration of OsQ, ftntjoa ujv<i the morphology ot tit ipcCimoi. In sutnc or the Jludics On sectioned matera.|P CWJi «kationi we used u k fixative, but the results igpauaff to be le« .ut&rfaetwy in tl we hlodu thin in <njturr», rrtw »Am the SiMtiw »»« perionmJ by porfuriatL In ihe opiaJoe uf the writer, tie utclitlon of otter žngtBbi such u Unthiisinn nttatit »od poUwia dfehrwute, to the O-G, wfutiaai {')). do« tut «ran v Improve thr bLmIJOQ matcnall}-.
The present («per reports a series of experiments conducted in order ro ¿Lad betie? condiHofi* (or the fLtit»on of nmll blacks of tiwur in 00< Mludnca. The ccperirnenU iwllole that i (i) in lis»» Weeks, U«0| finttiiB Jk profited by an widteiaUoo of the tia&iet the quftJity oi OaO* feiatian » highly pemderij od tise (itt, and (c) the fintioo be considerably anpioyed by bwlfering the OsQ* solutions at pH 72-7 J with artiiii-vemnal buffo.
ličnega prostora. Čeprav sta prvi transmi-sijski elektronski mikroskop že leta 1931 skonstruirala Max Knoll in Ernst Ruska (slednji si je še s tremi raziskovalci leta 1986 razdelil Nobelovo nagrado za fiziko za dosežke na področju elektronske optike), so bili izboljšani primeri tovrstnih mikroskopov na voljo šele sredi prejšnjega stoletja. Kljub slabšim ločljivostim mikroskopa so v
Naslovnica članka o uporabi osmijevega tetroksida v procesu fiksacije tkiva in celic.
Vir: George Emil Palade: a study affixation for electron microscopy.
obdobju od leta 1945 do 1947 Porter, Claude, Fullam in Pickels opazili v celici strukturo, podobno čipki. Ta je kasneje postala znana kot endoplazemski retikel. V tistem času so spoznali tudi mitohondrije, lizoso-me, mikrosome.
Palade je razvijal metode fiksacije tkiva, ki so ključnega pomena za ohranitev znotraj-celičnih struktur v raziskavah ultrastrukture celic. Celica se kmalu ni več zdela tako »oddaljena«, saj je Palade marsikatero tehnično težavo rešil z uporabo osmijevega tetroksida za fiksacijo celic. Prispevek o tem postopku je napisal leta 1951, njegov slavni članek o uporabi osmijevega tetroksida v procesu fiksacije tkiva in celic pa je bil objavljen pred enainšestdesetimi leti. Protokol fiksacije, ki ga je vpeljal, je pomenil izjemen napredek v postopku priprave tkiva za mikroskopiranje, saj osmijev tetroksid omogoča fiksacijo nenasičenih maščobnih kislin, ki so pomembna sestavina celične membrane. Struktura celice se je z uporabo osmijevega tetroksida ohranjala, kar je posledično olajšalo tudi vse nadaljnje raziskave organelov in njihovih membran. Fiksacija z osmijevim tetroksi-
Albert Claude, Christian de Duve in George Emil Palade. Vir: www.mtcroscopy.org/tmages/posters/Palade.pdf.
326 Obletnica • George Emil Palade: oob stoletnici rojstva
Proteus 75/7 • Marec 2013
dom je še danes ključna stopnja v postopku fiksacije tkiva in brez nje si je delo z elektronskim mikroskopom skoraj nemogoče predstavljati.
Raziskovalci so izpopolnjevali tudi druge stopnje v procesu priprave tkivnih vzorcev za analizo s transmisijskim elektronskim mikroskopom. Leta 1950 sta Latta in Hartman izdelala stekleni nož za rezanje tkiva, Joseph Blum in Porter pa mikrotom, aparat za izdelovanje tankih tkivnih rezin. Mikrotom je postal komercialno dostopen leta 1953. Tega leta je Palade prvič opisal »male delce v citoplazmi« - ribosome. Obdobje od leta 1960 do 1975 je bilo zelo pomembno zaradi raziskav membran en-doplazemskega retikla ter biogeneze membran kloroplasta. Palade je, med drugim, študiral biogenezo membran v evkariotski celici, prepustnost kapilar, sintezo protei-nov in znotrajcelični transport sekrecijskih proteinov v celicah trebušne slinavke. Med preučevanjem endotelnih celic leta 1964 je Palade skupaj s švicarskim anatomom Ewal-dom R. Weibelom opisal tako imenovana Weibel-Paladijeva telesca. To so sekretorni organeli cigaraste oblike, veliki od 1 do 6 mikrometrov, za skladiščenje produktov po sintezi v endotelijski celici. Weibel-Paladije-va telesca vsebujejo številne bioaktivne snovi, ki so potrebne za učinkovite in kompleksne odzive v krvnih celicah. Sledile so še raziskave presledkovnih povezav, endocito-ze, epitelijskih celic in raziskave membrane eritrocita.
Za svoje pionirsko delo je George Emil Palade leta 1974 skupaj z Albertom Claude-om in Christianom de Duveom prejel Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino. Nagrado so prejeli za inovacije v elektronski mikroskopiji in za razvoj metode celičnega frakcioniranja s centrifugiranjem. S slednjo so lahko ločili organele, ki so jih zanimali, od preostanka celice in raziskovali ter dokazovali prisotnost encimov v njih. Njihova odkritja na področju strukturne in funkcionalne organizacije celice pomenijo temelje
sodobne molekularne celične biologije. Po prejetju nagrade je Palade skupaj s Sie-kevitzem preučeval mehanizem transporta proteinov. Po letu 1973 je deloval na univerzi Yale, po letu 1990 pa na Kalifornijski univerzi v San Diegu.
Zunaj laboratorija se je Palade ukvarjal še s pisanjem in izdajanjem. Leta 1955 je sodeloval pri ustvarjanju revije Journal of Cell Biology (prvotno se je imenovala Journal of Biochemical and Biophysical Cytology), leta 1985 pa pri ustvarjanju revije Annual Reviews of Cell Biology (zdaj Annual Reviews of Cell and Developmental Biology). Številnim nadarjenim raziskovalcev iz rojstne Romunije je omogočil njihovo nadaljnje izobraževanje v Združenih državah Amerike. Prizadeval si je tudi za ustanovitev inštituta v Bukarešti, ki ga sedaj vodijo njegovi prijatelji in kolegi. George Emil Palade je umrl 8. oktobra leta 2008 na svojem domu v Kaliforniji. Paladejev raziskovalni opus je izjemno obsežen in bogat, zato ne preseneča dejstvo, da ga mnogi avtorji opredeljujejo kot vodilnega raziskovalca na področju biologije celice in elektronske mikroskopije.
Literatura:
Brown, T. H, 2008: Nobel laureate George E. Palade, 95. The Rockefeller University. http://benchmarks.rockefeller.edu/ viewArticle.php?id=195&issue_id=90. Kresge, N, Simoni, R. D, Hill, R. L, 2005: JBC centennial 1905-2005. 100 years of biochemistry and molecular biology. George Emil Palade: How sucrose and electronmicroscopy led to the birth of cellbiology. The Journal of Biological Chemistry, 280 (22): 19-21.
Palade, G. E, 1975: Intracellular aspects of the process of protein secretion. Science, 189: 347-358. Tartakoff, A. M, 2002: George Emil Palade: charismatic virtuoso of cell biology. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 3: 871 - 875.
George Emil Palade: 1912-2008. Vir: http://www.microscopy. org/images/posters/Palade.pdf.