Jakob Karl (von) Parnas

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Erinnerungsbild
Jakob Karl (von) Parnas
(14. Januar 1884, Mokrjani, Galizien – 29. Januar 1949, Moskau)
LOTHAR JAENICKE, KÖLN
Embden-Meyerhof wird durch Parnas
zur Trinität des EMP-Zyklus
Der erholende Muskel: Stöchiometrie
von Einsatz und Ertrag?
ó Durch sorgfältige quantitative Messungen
am Froschmuskel hatten in Cambridge Walter Morley Fletcher (1873–1933) und Frederick Gowland Hopkins (1861–1947) 1907
festgestellt, dass Muskelermüdung und Muskelstarre tatsächlich von einer Anhäufung
der Milchsäure begleitet ist. Unter ähnlichen
Kautelen stellten J. Parnas und R. Wagner
1914 mit Hundemuskel fest, dass die Milchsäure aus Muskelglykogen stammt und in den
meisten Fällen Äquivalenz zwischen LactatBildung und Kohlenhydat(KH)-Verlust
besteht, in anderen aber nicht. Parnas schloss
daraus, dass der Vorläufer von Lactat nicht
KH, sondern ein Abkömmling davon ist.
Um, wie er hoffte, eine Klärung durch thermochemische Messungen zu erhalten, kam
Parnas im Sommer 1914 aus Straßburg nach
Cambridge. Dort machte er mit Elan Parallelversuche mit der Erholung von vollermüdetem Muskel unter Sauerstoff in einem Kalorimeter. Er fand, dass die Extramenge Sauerstoff ausreichte, um das Lactat zu verbrennen und die erzeugte Wärme etwa der Hälfte der Verbrennungswärme entsprach und
schloss daraus, dass das Lactat der Ermüdung
vollständig verbrannt, die Hälfte der Energie
aber als potenzielle Energie im Muskel gespeichert wird. Sein Aufenthalt wurde durch den
Ausbruch des Weltkriegs im August 1914
zwanghaft beendet, denn als Deutscher
Staatsbürger wurde er sogleich interniert,
aber als nicht kombattierender Mediziner
bald heimgeschickt.
Lasst Fakten, nicht Politik, über
Wissenschaft entscheiden – damals
wie heute
Wie auch immer, seine Folgerungen waren
falsch, aber sie wurden von Fletcher und Hopkins akzeptiert und später in Deutschland
erweitert publiziert. Meyerhof benutzte sie
zunächst auch, stellte aber 1919 bei näherer
Untersuchung fest, dass bei Erholung des
Muskels Sauerstoffverbrauch, MilchsäureVerschwinden und KH-Rückbildung sehr gut
in ein konsistentes Schema passten: Nur 25–
33 Prozent wurden verbrannt, der Rest
erscheint wieder in KH-Form. Er gab seine
Ergebnisse in Druck. Die Sache rief nach offener Diskussion und Klärung.
1920 war in Paris der Internationale Physiologen-Kongress angesagt, ein Forum solcher
Diskussionen – international unter Ausschluss der zu schneidenden Zentralmächte.
Der bekennende Antimilitarist Meyerhof
durfte seine, Parnas widerlegenden, Ergebnisse als „Hunne“ nicht präsentieren. Jakob
Parnas jedoch, der sich nach seiner Repatriierung gern für seinen Kaiser Franz-Josef
geschlagen hätte, war inzwischen im damaligen verhältnismäßig liberalen, vom ZarKönig befreiten Polen aus Straßburg an die
1916 wieder eröffnete Universität Warschau
als Medizinischer Chemiker berufen worden.
Er war nun also ein polnischer Alliierter und
wurde zum Vortrag zugelassen.
Jedoch wurde Warschau im Juli 1920 von
den bolschewistischen Invasionstruppen zerniert, so konnte niemand nach Paris.
Was hat es mit dem „Lactacidogen“
auf sich?
Die wahre Bilanz der Lactatbildung im Muskel in Zeit und Menge stellte Otto Meyerhof
auf: Zwei Moleküle Lactat entstehen im
unstrapaziert arbeitenden Muskel aus einem
Molekül Glukose. Aber es schien nicht direkt
zu geschehen, sondern über einen Vorläufer,
den Embden schon 1912 „Lactacidogen“ nannte – und suchte. Gleichzeitig wird Phosphat
labilisiert und im Harn ausgeschieden. Auch
dies in 1:1-Bilanz zur Milchsäure. Phosphatfreisetzung und Milchsäurebildung waren
Jakob Karl Parnas
also gekoppelt. Keine der getesteten natürlichen Phosphatester waren involviert, außer
dem von Harden und Young bei der Hefeglykolyse isolierten Hexose-1,6-diphosphat
(HDP). Er entwickelte deshalb die Vorstellung
eines unmittelbaren Zusammenhangs. Gustav
Embden mit Fritz Laquer isolierten tatsächlich aus (Fluorid-vergiftetem) Hundemuskel
das Osazon von HDP – ein Artefakt, wie sich
später zeigte. Schließlich ereilte das Lactacidogen 1931 der Todesstoß durch den Beweis
der Coris, dass alles Phosphat aus dem inzwischen (1930) von Karl Lohmann isolierten
ATP, nicht aus HDP stammt.
Adenylate und GlykogenPhosphorolyse
Jakob Parnas, nun in Lemberg, blieb noch bis
1936 unüberzeugt und stellte HDP als direktes Produkt der ATP-gesponserten Phosphorylierung von Glykogen vor. Dann wurde er
jedoch 1935 durch die eigene Beobachtung
mit Taddeusz Baranowski bekehrt, denn auch
ATP-frei dialysierter Muskelextrakt bildet mit
anorganischem Phosphat und Mg2+ einen stabilen Phosphatester. Diesen erkannten sie als
Embdens Ester, eine Mischung von G6P und
F6P. Sein Mitarbeiter Pavel Oster zeigte, dass
dieses Monophosphat erst durch ATP zum
Diphosphat erhoben wird und diese Reaktion,
im Gegensatz zur Umwandlung HDP zu HMP,
gegen das Nierenschleifengift Phloridzin empfindlich ist. 1937 sagte Parnas aus, dass die
Bildung von nicht reduzierendem Glukosephosphat aus Glykogen eine Phosphorolyse
seiner konstitutiven 1,4-glykosidischen Bindung vom Kopfende her zu G1P ist und dies
erst durch Muskelextrakt-Aktivität zu G6P
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isomerisiert wird. Er konnte seine Erkenntnisse, noch vor der Schließung der Lemberger
Ioannes-Casimirus-Universität durch die deutsche Besetzung, in einen zusammenfassenden Artikel an die Ergebnisse der Enzymforschung senden und dadurch bewahren. Sie
erschienen in Band 5 (1938).
Jakob Parnas meinte allerdings, dass ADP
der Transphosphorylierungs-Donator, nicht
der -Acceptor ist, was erst durch die Reinigung der Enzyme und die Isolierung
des intermediären Diphosphoglycerats
korrigiert werden konnte zur Reaktion:
H6P + ATP = F1,6DP + ADP. HDP blieb also
immer noch „außen vor“.
Radiophosphat zeigt den Unterschied
von Phosphatbindungsenergien
J. Parnas, der ein kritischer Forderer von
Beweisen war, erkannte das Prinzip der Energieverteilung an (die später zur „Schlängel“Bindung ikonisiert wurde), bestand aber (mit
Pawel Ostern und Taddeusz Mann) auf sauberer Zuteilung von energieliefernden Partialvorgängen: nicht „Glykolyse an sich“, sondern spezifische Enzymschritte, in denen
Stoffwechselenergie hin- und hergeschoben
wird. Mit 32P-Phosphat, das ihm von Georg
von Hevesy zur Verfügung gestellt wurde,
untersuchte er 1939 exemplarisch den PUmsatz im intakten Muskel: Von den drei PAtomen in ATP tauschen die β- und γ-Stellungen sehr rasch aus, aber das α-Atom nur
ganz langsam – kinetische Parallele zum thermodynamischen Energieunterschied zwischen Ester- und Anhydrid-Bindungen.
Die Entdeckung der „energiereichen Bindung“ beruht im Grunde auf derjenigen von
Harden und Young’s „Cozymase“. Parnas
berichtete 1929, dass verletzter Muskel rasch
Ammoniak aus einer noch unbekannten Quelle bildet. Diese ist die von Embden und Wassermeyer im Jahr zuvor aus Muskel isolierte
Adenylsäure (AMP). AMP geht dabei in
Inosinsäure (IMP) über, die schon von Justus
Liebig (1803–1873) aus seinem „Fleischextrakt“ isoliert worden war. Durch die sorgfältige Analysekunst von Karl Lohmann
(1898–1978) mit schlachtfrischem Kalbsherz
ließen sich Bilanzen aufstellen, die sich
schließlich auf das tatsächliche ADP (AP2)
anstelle des von Parnas bevorzugten (heute in
der Bindungsweise absurd erscheinenden)
A2P5 oder A2P6 einpendelten. Jakob Parnas
selbst aber musste davor seine Arbeiten im
besetzten Lemberg einstellen, verlor seine
Mitarbeiter durch Shoah und Flucht und überlebte mit Not.
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Aldehydmutase und AMP-Desaminase
– Cannizarro’sche intramolekulare
Bindungsverschiebung und der
EMP-Zyklus
Schon früh in der Untersuchung der Glykolyse-Gärung war offenbar, dass sie mit einer
Dismutation oder Oxidoreduktion der Carbonylprodukte aus Glukose enden muss. Parnas hatte bereits 1910 darauf hingewiesen,
dass die „Aldehydmutase“ im Gewebe mit den
Elementen des Wassers (H-OH) eine solche
„Cannizzaro-Reaktion“ nach dem Muster
2 RCHO (Aldehyd) + H2O ↔ RCH2OH (Alkohol) + RCOOH (Säure) ausführt. Es wurde klar,
dass an diesem Vorgang der Gärungen ein
intermediäres Oxido/Reduktions-Koenzym
beteiligt ist. Auf Umwegen kamen die Biochemiker nach Otto Warburg dann zur
Erkenntnis, dass dieses Koenzym „Diphosphopyridinnukleotid“ (NAD+) ist.
Zur gleichen Zeit stellte Parnas fest, dass
die Ammoniakfreisetzung aus AMP in kalt
gewaschenem Muskel geringer ist als in unbehandeltem. Er führte das darauf zurück, dass
in diesem ATP zu AMP (dem Substrat der Desaminase) gespalten wurde, im kalten Muskel aber nicht. Die eigentliche Erklärung
war komplizierter, kam aber zeitgleich
mit Joseph Needham in Cambridge, mittelbar aus Parnas’ Zirkel: Es ist ein Kreisen
von Phosphat zwischen den Triosephosphaten
der Glykolyse, wobei die aldehydische Verbindung Phosphoenolpyruvat (PEP) im Zentrum steht und die Adenylate den „Donator/Acceptor“ machen (wenn man großzügig
übersieht, dass ADP kein Donator ist, stimmt
das im Prinzip auch). Die „Parnas-Reaktion“
2 PEP + AMP = 2 Pyruvat + ATP wurde formuliert. Diese ist tatsächlich das erste Beispiel für die Bildung der allgemeinen EnergieScheidemünze ATP aus der Energie der Glykolyse. Das Schlüsselenzym ist die im Parnas-Labor aus Muskel und Hefe isolierte Pyruvatkinase (PEP-Transphosphorylase).
Mit der Pyruvatkinase schließt sich der
Embden-Meyerhof(EM)-Zyklus zum EmbdenMeyerhof-Parnas(EMP)-Zyklus.
Biografie des Jakob Karl
(Oskarowitsch von) Parnas
Der Bildungsweg des 1884 in der Nähe von
Tarnopol (k. k. Galizien) offenbar in begüterten Verhältnissen Geborenen (daher in einigen Dokumenten als Jakob K. von Parnas) verlief wie folgt: Nach Absolvierung des k. k.
Gymnasiums in Lemberg von 1895 bis 1902
begann er sogleich ein Chemiestudium an der
TH Charlottenburg, das er 1904 mit Verbands-
und Diplomexamen abschloss. Dann ging er
unmittelbar nach Zürich an die ETH, wo er
unter Richard Willstätter (1872–1942) Experimente zur Dissertation über Naphthochinone ausführte. 1907 wurde er, schon Assistent bei Franz Hofmeister (1850–1922) in
Straßburg (s. BIOspektrum 13 (2007) 215–217;
330–331), an der Universität München bei
Adolf von Baeyer (1835–1917) zum Dr.
phil. promoviert – also alles „prima Adressen“! In „Halbasiens“ Vielländerecke wuchs
man zwangs- und bildungsläufig vielsprachig
auf. Jakob Parnas beherrschte daher nicht nur
die lokalen Umgangssprachen Deutsch,
Polnisch, Russisch und Ukrainisch (Ruthenisch), sondern auch Französisch und
Englisch, sodass er sich polyglott überall
bewegen konnte.
An Hofmeisters Physiologisch-Chemischem
Institut (der „Kaiser-Wilhelms“- oder „Reichs“Universität Straßburg) schloss er sich zwar
dessen Kreis und Arbeitsmethodik an, blieb
aber als „chemischer“ Chemiker immer den
den Reaktionen zugrunde liegenden Abläufen zugewandt. Dadurch wurde er ein
besonders qualifiziertes Mitglied dieser weitstreuenden Gruppe und bereicherte sie durch
wesentliche reaktionsmechanistische Beiträge zum Intermediärstoffwechsel.
Jakob Parnas habilitierte sich mit Arbeiten
über den Stoffwechsel der Milchsäure und
wurde ab 1913 a. o. Professor, arbeitete weiter über Kephaline, Aldehydmutase und die
Energiebilanz im Milchsäurestoffwechsel des
Muskels. Im Sommer 1914 erhielt er, wie oben
skizziert, einen Arbeitsplatz in Cambridge,
um seine Bilanzen kalorimetrisch zu prüfen
und zu ergänzen. Da er aber nach Kriegsausbruch als Deutscher interniert, jedoch bald
nach Straßburg repatriiert wurde, blieb das
mitgeteilte Ergebnis ungesichert. 1916 kehrte er in das nun als „Generalgouvernement“
provisorisch selbstständige Polen nach Warschau zurück und wurde dort 1916–1919 Professor für Physiologische Chemie. Der Lehrbetrieb war allerdings nach einem Studentenstreik eingestellt.
1920 wurde er als Professor für Medizinische Chemie mit eigenem Institut an die Ioannes-Casimira in seine galizische Heimat, nach
Lemberg (polnisch: Lwów, ukrainisch: Lwiw)
berufen. Dort konnte der Heimattreue, unter
(nichts-ahnender) Ablehnung von Rufen nach
Zürich und Gent, bis zu ihrer Schließung 1941
einen tüchtigen Arbeitskreis engagierter Forscher (Pawel Ostern, T. Baranowski, Thaddeusz Mann, Cecilia Lutwack(-Mann), W.
Mozolowski) organisieren.
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Parnas machte seinem Namen
Ehre wie ein jüdischer Parnoss: Pfleger, Ernährer und Gemeindevorsteher im Städtchen. Schüler von Jakob
Parnas besetzten dann viele der
damals gegründeten BiochemieLehrstühle in der Polnischen Republik oder Klinik-Labors: W. Mozolowski in Wilna, dann Danzig; Józef
Heller (vom Parnas-Heller-Apparat
zur Analyse flüchtiger Ionen) in Warschau; Halina Meijbaum in Lemberg
(Pentose-Bestimmung) – bis zur
Vierten Polnischen Teilung im
August 1939.
Im Jiddisch-Umgangssprachlichen
bedeutet „Parnosse“ Lohn, Verdienst, vor allem aber (durch Initiative oder höhere Gewalt begünstigtes) Glück. Dadurch konnte Jakob
Parnas seine Arbeitsmöglichkeiten
mit Industriehilfe der Lemberger
Pharmazie-Firma „Laokoon“ ausbauen, einer Partnerin der HenningChemie, Berlin, die sich vor allem
für das Kranzgefäß-erweiternde
Muskel-Adenylat, später auch und
frühzeitig für andere Wirkstoff-Präparationen und hormonhaltige
Organextrakte interessierte, für die
der Professor Parnas als Autorität
und wissenschaftlicher Berater,
nicht akademischer Klinkenputzer
im Vertrag und honoriert sein wollte. Dies alles wurde zunächst Oktober 1939 durch die Sowjet-Besetzung und „Umschichtungen“, zu
schlimmer Letzt ab Sommer
1941durch die deutschen Okkupanten, durch Gettoisierung, Hunger
und Mord, im Bestfall Emigration
nach West und Ost zerstört. Schließlich dissipierte gewachsene Wissenschaft vollends durch die erneute Okkupation der ukrainischen
Hälfte Polens östlich der CurzonLinie nach 1944.
Jakob Parnas verließ Lwów mit seiner Familie sogleich bei Ankunft der
Deutschen über Kiew, „Marschrut“
Ufa in Baschkiristan, Richtung Moskau. Er war seit 1940 Mitglied der
Ukrainischen Akademie der Wissenschaften, wurde 1942 Mitglied
der Sowjetischen Akademie der Wissenschaften, 1944 der Medizinischen
Akademie der UdSSR. 1942 erhielt
er einen Stalin-Preis.
So beschirmt und gelenkt erreichte Jakob Parnas auf weiten Umwegen
den Bestimmungsort und arbeitete
in Moskau von 1943 bis 1949 als
Direktor oder Leiter (wer kennt die
verwirrenden Hierarchien in ehrwürdigen Institutionen?) der Abteilung Organische Physiologische Chemie der Medizinischen Sowjet-Akademie über „Gärungsvorgänge“,
Pharmazeutika und Seren und
erhielt dafür oder dadurch 1944
einen Lenin-Orden. Er stand in
Ehren.
Akademiker Parnas trat einem
„patriotischen Bruder-Hilfsverein“
bei und wurde in eine zentrale Revisionskommission gewählt. Aber im
Januar 1949 wurde der 65-Jährige
aus unheiterem, sich verdüsterndem
Himmel verhaftet, möglicherweise
im Zusammenhang mit Stalins
Judenpogromplänen (wie Lina Stern,
BIOspektrum 8 (2002) 374–377).
Sein internationaler Ruf mag ihn
zuvor beschützt haben: Er war Mitglied der Polnischen Akademie der
Wissenschaften; seit 1932 der Leopoldina; er wurde 1936 Ehrendoktor
der in der Nähe des platonischen
Akademie-Hains, wie auch der peripatetischen Arkaden des Aristoteles
gelegenen, sich auf diese Überväter
von Philosophie und Naturwissenschaft berufenden Universität Athen;
und die uralt-prestigeträchtige Pariser Sorbonne promovierte ihn 1945
zu ihrem Doktor honoris causa in
Erneuerung der Kontakte, nachdem
seine Spur wieder aufschien. Nach
glaubhaften Angaben starb das Mitglied zweier UdSSR-Akademien und
Professor Jakob K. Parnas am 29.
Januar 1949 – wohl gewaltsam –
unmittelbar nach der Verhaftung. Er
wurde vier Jahre später durch
Chruschtschow „rehabilitiert“. ó
Korrespondenzadresse:
Prof. Dr. Lothar Jaenicke
Institut für Biochemie
Universität zu Köln
Zülpicher Straße 47
D-50674 Köln
Tel.: 0221-4706425
Fax: 0221-4706431
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