Earl Wilbur Sutherland Jr.

En 1940, mientras estudiaba en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington , Sutherland tuvo su primer contacto con la investigación como asistente de farmacología en el laboratorio de Carl Ferdinand Cori, quien ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1947 por su descubrimiento del mecanismo del metabolismo del glucógeno . ^{[ 3 ] [ 4 ]} Bajo la dirección de Cori, Sutherland realizó investigaciones sobre los efectos de las hormonas epinefrina y glucagón en la descomposición del glucógeno en glucosa. ^{[ 3 ]} En 1942, trabajó como interno en el Hospital Barnes-Jewish en San Luis . ^{[ 5 ]}

Tras obtener su título de médico en la Universidad de Washington en 1942, Sutherland sirvió como médico militar durante la Segunda Guerra Mundial . Regresó a la Universidad de Washington en San Luis en 1945, donde continuó investigando en el laboratorio de Cori. Sutherland atribuye su decisión de dedicarse a la investigación, en lugar de ejercer la medicina, a su mentor Cori. ^{[ 3 ]}

Sutherland ocupó diversos cargos docentes durante su tiempo en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington, entre ellos instructor de farmacología (1945-46), instructor de bioquímica (1946-50), profesor asistente de bioquímica (1950-52) y profesor asociado de bioquímica (1952-53). ^{[ 5 ]}

En 1953, Sutherland se trasladó a Cleveland para ocupar un puesto como profesor de farmacología y jefe del departamento de farmacología en la facultad de medicina de la Universidad Case Western Reserve . Allí, colaboró ​​con Theodore W. Rall, también profesor de farmacología, quien se convertiría en su compañero de investigación de por vida. Juntos, llevaron a cabo más investigaciones sobre el mecanismo de acción hormonal a nivel molecular. ^{[ 3 ] [ 5 ]} Durante sus diez años en la Universidad Case Western Reserve, Sutherland realizó varios descubrimientos revolucionarios que llevaron a la identificación del monofosfato de adenosina cíclico , o AMP cíclico, y su función como segundo mensajero .

En 1963, Sutherland se convirtió en profesor de anatomía en la Facultad de Medicina de la Universidad de Vanderbilt en Nashville . ^{[ 2 ]} Su puesto le permitió dedicar más tiempo a su investigación. Continuó su trabajo sobre el AMP cíclico, recibiendo apoyo financiero de la beca de investigador que le otorgó la Asociación Estadounidense del Corazón en 1967. Mantuvo su cargo docente en la Universidad de Vanderbilt hasta 1973. ^{[ 5 ]}

En 1973, tras pasar 10 años en la Universidad de Vanderbilt , Sutherland se trasladó a Miami , donde se unió al profesorado de la Facultad de Medicina Miller de la Universidad de Miami como profesor distinguido de bioquímica. ^{[ 2 ] [ 6 ]} Continuó participando en investigaciones novedosas sobre el monofosfato de adenosina y el monofosfato de guanosina , siendo coautor de cuatro artículos solo en 1973. ^{[ 7 ]}

Mientras trabajaba en el laboratorio de Cori, Sutherland, con la ayuda de sus colaboradores, realizó varios descubrimientos sobre el mecanismo del metabolismo del glucógeno que, años más tarde, lo llevaron al descubrimiento de la actividad biológica del AMP cíclico. El laboratorio de Cori ya había establecido el mecanismo básico del metabolismo del glucógeno, por lo que recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina . ^{[ 4 ]} Sutherland ayudó a identificar la importancia de la fosforilasa hepática (LP) en el proceso de glucogenólisis . De las tres enzimas básicas involucradas en la glucogenólisis, descubrió que la LP era la enzima limitante de la velocidad, lo que significa que la progresión del metabolismo del glucógeno depende de esta enzima. ^{[ 3 ]} La LP se convertiría en el objeto de su investigación durante los siguientes años, y fue a través de la experimentación sobre la interacción entre la LP y las hormonas que realizó su descubrimiento más renombrado.

Después de identificar la importancia de LP, Sutherland trasladó sus esfuerzos de investigación a la Western Reserve University. Allí, trabajó en colaboración con Ted Rall, Walter D Wosilait y Jacques Berthet para publicar una serie de artículos en el Journal of Biological Chemistry , "La relación de la epinefrina y el glucagón con la fosforilasa hepática", que se publicó en cuatro partes. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} Estos cuatro artículos documentan la purificación de LP y el análisis de varias de sus propiedades. Primero, se determinó que la actividad enzimática de LP depende de la adición o eliminación de un grupo fosfato , un proceso llamado fosforilación . ^{[ 10 ]} En un experimento posterior, demostraron que se absorbe más fosfato en cortes de hígado cuando se agregan epinefrina y glucagón, lo que sugiere que estas hormonas estaban promoviendo la fosforilación de LP, activando la enzima. ^{[ 10 ]} Los resultados de un artículo posterior de la serie sugirieron que esta fosforilación y activación de LP era resultado de la acción de la fosforilasa quinasa . ^{[ 11 ]} Esta serie también investigó la inactivación de la fosforilasa hepática y caracterizó una enzima que inicialmente denominaron enzima inactivadora de LP, que funciona mediante la escisión del grupo fosfato. ^{[ 10 ]} Esta enzima fue posteriormente renombrada como fosfatasa de la fosforilasa hepática. ^{[ 11 ]} Estos artículos también caracterizaron LP en términos de peso molecular y otros factores. Durante su análisis, encontraron el resultado inesperado de que la activación de LP aumentaba con la adición de 5-AMP, que es un precursor del cAMP; sin embargo, esto no se conocía en ese momento. ^{[ 8 ]}

El cuarto artículo publicado en esta serie, "La relación de la epinefrina y el glucagón con la fosforilasa hepática: IV Efecto de la epinefrina y el glucagón en la reactivación de la fosforilasa en homogeneizados hepáticos", se publicó en 1956. En este artículo, Sutherland y sus colaboradores profundizaron en su investigación sobre la epinefrina y el glucagón. La clave del éxito de este experimento fue el uso de un homogeneizado de células hepáticas en lugar de células hepáticas intactas, como habían hecho en sus experimentos anteriores. ^{[ 11 ]} El consenso general entre los investigadores en ese momento era que el estudio de las hormonas solo era posible utilizando células intactas; esta fue la primera vez que se estudió una vía hormonal utilizando un homogeneizado celular. Sutherland y sus coautores pudieron observar efectos similares en el homogeneizado hepático a los observados en cortes de hígado completos. Más importante aún, pudieron observar esta respuesta en dos etapas. Esta respuesta de etapa se caracterizó por la producción, por parte de la fracción particulada, de un factor termoestable desconocido en presencia de las hormonas epinefrina y glucagón. Este factor estimula la formación de fosforilasa hepática en una fracción del homogeneizado donde no están presentes las hormonas. ^{[ 11 ]} Este factor termoestable desconocido, producido en presencia de hormonas y que finalmente condujo a la formación secundaria de fosforilasa hepática, fue posteriormente denominado AMP cíclico. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

Aunque el descubrimiento del AMP cíclico y la idea de los segundos mensajeros fueron de gran importancia para el mundo de la medicina, los hallazgos de Sutherland se lograron mediante un arduo proceso de ensayo y error. En primer lugar, Sutherland y Ted Rall estaban convencidos de que un homogeneizado de sacarosa de células hepáticas era absolutamente necesario para mantener sus células sanas y proliferantes. ^{[ 14 ]} Esta inferencia la hizo Rall a partir de su experiencia estudiando mitocondrias , que respondían bien a estos homogeneizados de sacarosa; sin embargo, no tenía nada que ver con lo que se estaba estudiando en ese momento. Resultó que esta sacarosa no era necesaria para el homogeneizado y, una vez que realizaron el experimento sin sacarosa, pudieron observar resultados más efectivos. En segundo lugar, Sutherland creía inicialmente que había algo vital en la célula intacta y que alterar su estructura no produciría ningún efecto hormonal. ^{[ 14 ]} Sin embargo, después de un debate, Rall convenció a Sutherland de usar homogeneizados de hígado. Una vez que presenciaron que la tasa de activación de LP casi se duplicaba, supieron que la creencia de que mantener las células intactas era crucial para estudiar los efectos de las hormonas no era necesariamente cierta, al menos en este caso. Finalmente, Sutherland decidió ignorar la petición de Jacques Berthet de realizar el mismo experimento utilizando la técnica de laboratorio adecuada, específicamente el método de vertido duro de Lehninger, donde el material sobrenadante se decantaba vertiendo el líquido en otro tubo de ensayo una vez que la fracción particulada alcanzaba la parte superior del tubo original. Berthet no solo exigió que este paso del procedimiento se realizara mediante una aspiración cuidadosa, sino que también criticó la falta de especificidad durante la centrifugación con respecto a la altura de la suspensión, las rpm y el tiempo. ^{[ 14 ]} La disposición de Sutherland y sus colaboradores a modificar sus procedimientos experimentales y suposiciones erróneas les permitió realizar los descubrimientos que hicieron.