Biografias

David Shemin

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David Shemin (18 de marzo de 1911 en Nueva York, Nueva York -26 de noviembre de 1991 en Woods Hole, Massachusetts) fue un bioquímico estadounidense. Es conocido sobre todo por sus trabajos sobre la biosíntesis del hemo, la vitamina B12 y la clorofila, para los que utilizó isótopos de nitrógeno y carbono.

David Shemin. Bioquímico estadounidense
David Shemin. Bioquímico estadounidense

Educación de Shemin

David Shemin nació en la ciudad de Nueva York. Asistió al City College de Nueva York y obtuvo su licenciatura en ciencias en 1932. Luego, ingresó a la Universidad de Columbia, donde obtuvo su maestría en 1933 y su doctorado en 1938. Shemin permaneció en Columbia y se convirtió en profesor asistente de bioquímica en 1945.


Carrera científica

Fue alrededor de esta época que comenzó a trabajar con David Rittenberg, utilizando glicina marcada con nitrógeno-15 durante un período de 3 días. Luego, se le extrajo sangre en intervalos para seguir la ruta de la glicina en el cuerpo. Shemin mismo ingirió 66 g de glicina marcada con nitrógeno-15, y se evaluó su contenido de nitrógeno-15.

Este trabajo llevó al descubrimiento de Shemin y Rittenberg de que la glicina se utiliza para sintetizar los anillos de pirrol de la protoporfirina, lo cual fue el tema de un artículo clásico en el Journal of Biological Chemistry (JBC).

Siguiendo este trabajo, Shemin se centró en determinar cuáles de los átomos de carbono de la glicina se utilizaban en la síntesis de la porfirina y las posiciones particulares que ocupaban en la molécula de porfirina. Descubrió que 8 de los átomos de carbono de la porfirina provenían del átomo de carbono alfa de la glicina y los 26 restantes provenían del acetato.

Shemin recordó más tarde: «Parecía que algún mecanismo relacionado con el metabolismo del acetato debía explicar nuestros hallazgos, que involucraban un compuesto asimétrico de cuatro carbonos originado a partir del acetato y tenía la distribución particular de átomos de carbono marcados en el metilo y en el carbono carboxilo. Un mecanismo probable parecía ser las reacciones involucradas en el ciclo del ácido tricarboxílico, aunque previamente no se habían realizado cálculos cuantitativos relativos a la distribución de los átomos de carbono del acetato en los intermediarios del ciclo del ácido tricarboxílico».

Shemin especuló que el compuesto de cuatro carbonos era probablemente un compuesto succinil coenzima A «activo», similar a la acetil-CoA, y que este compuesto de succinil era un producto del ciclo del ácido tricarboxílico que se originaba tanto a partir del succinato como del alfa-cetoglutarato. En ese momento, no se sabía de la existencia de la succinil-CoA ni se había sugerido su formación a partir del succinato.

Se obtuvo evidencia adicional de la relación entre el ciclo del ácido cítrico y la síntesis de porfirina mediante experimentos que Shemin realizó utilizando ácido 1,2-carbonilo-c-14 cetoglutárico y ácido 1,5-carbonilo-14 cetoglutárico y citrato 5-carbonilo-c-14. Junto con sus estudiantes John C. Wriston y Leon Lack, Shemin añadió los compuestos marcados a preparaciones hemolizadas de células rojas de sangre de pato y analizó el hemin radioactivo resultante. El patrón de distribución de carbono en la porfirina sintetizada a partir de los compuestos coincidió completamente con las predicciones teóricas basadas en la formación de succinato «activo» en el ciclo del ácido cítrico. Sus resultados también confirmaron su hipótesis de que el patrón de distribución de carbono c-14 en el succinato «activo» sintetizado a partir de acetato marcado con metilo dependía del número de vueltas del ciclo del ácido cítrico, mientras que el que se sintetizó a partir de acetato c-14 carboxilo marcado era independiente del número de vueltas.

Descubriendo el mecanismo

Habiendo establecido que dos moléculas de un derivado de succinilo y glicina están involucradas en la formación de un pirrol, Shemin consideró los posibles mecanismos. Con la ayuda de su estudiante de posgrado Charlotte Russell, Shemin determinó que el ácido δ-aminolevulínico puede reemplazar al succinato «activo» y la glicina en la síntesis de la porfirina. Esto sugirió que el ácido δ-aminolevulínico era la fuente de todos los átomos de la protoporfirina. En este «ciclo succinato-glicina», el succinato «activo» se condensa en el carbono alfa de la glicina para dar ácido δ-amino-δ-cetoadípico, que se descarboxila para dar ácido δ-aminolevulínico.

El siguiente paso de Shemin fue estudiar la conversión del ácido δ-aminolevulínico en porfirina, que es el tema del segundo artículo clásico del JBC que se reproduce aquí. Shemin, junto con Russell y Tessa Abramsky, sintetizó ácido δ-aminolevulínico y lo agregó a hemolizado de células rojas de sangre de pato junto con glicina marcada con [1,5-C].

La adición de ácido δ-aminolevulínico disminuyó la actividad del succinato marcado con [2,3-C] o [2,4-C] de hemo recién formado, lo que confirmó la participación de este compuesto en la biosíntesis de la porfirina. De manera similar, la incubación de hemolizados de células rojas de sangre de pato con ácido δ-[5-C]aminolevulínico produjo protoporfirina marcada con [2,3-C] cuyo patrón de distribución de carbono fue similar al de la protoporfirina sintetizada a partir de glicina marcada con [2,4-C]. Por lo tanto, Shemin concluyó que la condensación de 2 moles de ácido δ-aminolevulínico forma un monopirrol precursor, que luego se utiliza en la síntesis de un compuesto tetrapirrol.

Últimos años de Shemin

Shemin permaneció en Columbia, convirtiéndose en Profesor Asociado en 1949 y Profesor en 1953. Luego se trasladó a Evanston, Illinois, y se unió a la facultad de la Universidad Northwestern como Profesor de Bioquímica en 1968.

Finalmente, se convirtió en Presidente del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de Northwestern en 1974. Shemin también fue Director Adjunto del Centro de Cáncer en la Facultad de Medicina de Northwestern de 1975 a 1987. Se convirtió en Profesor Emérito en Northwestern en 1979 y continuó investigando hasta su fallecimiento en 1991.

Shemin fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias y de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias. En reconocimiento a sus contribuciones a la ciencia, recibió la Medalla Pasteur del Instituto Pasteur (1951), el Premio Stevens de la Universidad de Columbia (1952) y la Medalla Townsend Harris del City College de Nueva York (1982).

Recibió dos becas Guggenheim y fue designado Investigador Internacional Fogarty. Shemin fue editor de «Physiological Reviews» y «Biochemical Preparations» y fue miembro de los comités editoriales del JBC y de «Archives of Biochemistry and Biophysics».

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