Nekrologen har været bragt i Dansk Kemi nr. 1, 2021 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.
Af Malene Ringkjøbing Jensen, Institut for Struktur Biologi, Grenoble, Frankrig og D. Flemming Hansen, University College London, London, Storbritannien
Med ph.d., dr.scient., docent emeritus Jens Jørgen Leds død den 19. oktober 2020 har dansk kernemagnetisk resonansspektroskopi (NMR) mistet en af sine pionerer og Københavns Universitet en af sine mest dedikerede undervisere gennem tiden. Jens Jørgen Leds eftermæle, hans opdagelser og hans entusiasme for videnskab vil uden tvivl præge dansk og international forskning i biokemi, kemi og NMR-spektroskopi i mange år fremover.
Uddannelse
Jens Jørgen blev uddannet som civilingeniør i kemi i 1963 fra Danmarks Tekniske Højskole. Efter to års militærtjeneste (løjtnant af reserven) blev han licentiatstuderende og fik derefter sin ph.d.-grad i mikrobølgespektroskopi i 1968 under vejledning af professor Børge Bak, Københavns Universitet. Efterfølgende blev Jens Jørgen ansat som lektor ved Københavns Universitet, Kemisk Afdeling med NMR-spektroskopi som hovedfelt. I 1971 flyttede Jens Jørgen til Salt Lake City i USA i to år for at arbejde som seniorforsker i professor David M. Grants gruppe ved universitet i Utah. Det var her, han blev interesseret i paramagnetiske metalkomplekser – et forskningsfelt som kom til at præge det meste af hans lange og succesfulde forskningskarriere.
Paramagnetiske metalkomplekser
Jens Jørgens interesse for paramagnetiske metalkomplekser ledte blandt andet til udviklingen af detaljerede metoder til at analysere 13C NMR-relaksationshastigheder og deres temperaturafhængigheder. Således publicerede han to artikler i det førende, internationale tidsskrift Journal of American Chemical Society, hvor han beskrev strukturen og ligevægtsdynamikken af aminosyren histidins komplekser med både nikkel (Ni2+) og mangan (Mn2+) ved hjælp af paramagnetisk NMR, figur 1A [1,2]. Disse to artikler, sammen med syv andre artikler, dannede senere grundlaget for Jens Jørgens doktorafhandling (dr.scient.), som han blev tildelt i februar 1988 ved Københavns Universitet.
Tidlig interesse for proteiner
I starten af 80’erne begyndte Jens Jørgen at interessere sig for proteiner, og han skrev i den forbindelse sin første artikel i Dansk Kemi omhandlende brugen af NMR-spektroskopi til at bestemme proteiners struktur og funktion [3]. Hans interesse for proteiner startede med enzymet kulsyreanhydrase, hvis funktion er at omdanne kuldioxid til kulsyre. Jens Jørgen kunne på elegant vis bestemme aktiviteten af Mn2+-formen af enzymet ved at kvantificere overførelsen af 13C magnetisering fra kuldioxid til kulsyre og vice versa, figur 1B [4]. På det tidspunkt var det endnu ikke muligt at udtrykke og oprense proteiner rekombinant fra for eksempel E. coli-bakterier, og kulsyreanhydrasen blev derfor oprenset direkte fra røde blodlegemer på Københavns Amtssygehus.
Udvikling af Linear Prediction (LP) metoden
Jens Jørgen lavede også helt exceptionelle bidrag til analysen af NMR-spektre, hvor han blandt andet var med til at udvikle Linear Prediction (LP) metoden, figur 1C [5]. Det var specielt ideen om at bestemme frekvenser og linjebredder fra LP-koefficienterne, der her var banebrydende. Efter frekvenser og linjebredder er bestemt for NMR-signalerne i et spektrum kan intensiteter og faser nemt blive bestemt med en mindste kvadraters analyse. Linear Prediction-metoden finder i dag sin brede anvendelse i NMR-spektroskopi, blandt andet til at øge opløsningen af komplicerede NMR-spektre, til at minimere trunkeringsartefakter, samt som et værktøj til at udvikle kunstig intelligens.
Et frugtbart samarbejde med Nordisk Gentofte
I 1986 etablerede Jens Jørgen protein NMR-gruppen på Kemisk Institut ved Københavns Universitet. Det blev startskuddet til et yderst frugtbart samarbejde med Nordisk Gentofte (senere Novo Nordisk), der samtidig støttede erhvervelsen af et 500 MHz NMR-spektrometer økonomisk. Med installationen af dette spektrometer blev det muligt for Jens Jørgens gruppe at optage multidimensionale NMR-spektre af proteiner og dermed studere deres struktur, dynamik og funktion med atomar opløsning. Over en længere årrække studerede han blandt andet insulin, hvilket kulminerede med bestemmelsen af NMR-strukturen af den phenol-stabiliserede R6 hexamer form af insulin, figur 1D [6] og med dynamiske studier af interessante varianter af insulin med øget biologisk aktivitet [7,8].
Forskning i plastocyanin
I midten af 90’erne etablerede Jens Jørgen et samarbejde med professor Jens Ulstrup på Danmarks Tekniske Universitet med det formål at karakterisere kobber-proteinet plastocyanin på atomart niveau. Plastocyanin er et redoxprotein (Cu2+/Cu+) i fotosyntesen, hvis funktion er at overføre elektroner fra cytokrom f til fotosystem II. Jens Jørgens gruppe leverede i det følgende årti flere helt banebrydende forskningsresultater med bestemmelsen af strukturen og dynamikken af Anabaena variabilis plastocyanin [9-11] og udviklingen af følsomme NMR-metoder til at bestemme relaksationshastigheden af den uparrede Cu2+-elektron [12,13] samt hastigheden for udvekslingen af elektroner mellem to plastocyanin-molekyler [14,15]. Sidst, men ikke mindst, bestemte han strukturen af Cu2+-sitet i plastocyanin [16], der inkluderede en detaljeret beskrivelse af den uparrede elektrons fordeling på Cu2+-ionen og de nærmeste metalbundne aminosyrer, figur 1E [17,18].
En eminent formidler
Udover hans prominente forskningskarriere kommer man ikke udenom at nævne Jens Jørgens fantastiske bidrag til undervisningen på Kemisk Institut inden for fagene biofysisk kemi og NMR-spektroskopi. Hans forelæsninger og øvelseskurser var meget værdsatte af de studerende på alle niveauer, specielt på grund af hans store entusiasme og dedikation til de enkelte fag. Han formåede at forklare selv de mest komplicerede NMR-koncepter på et niveau, der var forståeligt for alle, og han tiltrak samtidig et stort antal studerende til sin forskningsgruppe.
En stor inspiration
Jens Jørgen var en international anerkendt forsker og var samtidig en fremtrædende aktør i udviklingen af dansk NMR-spektroskopi. Han var for eksempel i en lang periode formand for ”Instrument Center for NMR Spectroscopy of Biological Macromolecules”. Han trak sig tilbage i 2008 fra Københavns Universitet, men han fortsatte med at være tilknyttet som docent emeritus.
Jens Jørgen har støttet, vejledt og hjulpet mange studerende inden for NMR-spektroskopien igennem de sidste fem årtier. For os, der har haft Jens Jørgen som mentor eller vejleder, vil hans entusiasme for både forskning og undervisning forblive en stor inspiration, og vi har i særdeleshed nydt godt af hans støtte og venskab.
E-mail:
Malene Ringkjøbing Jensen: malene.ringkjobing-jensen@ibs.fr
Referencer
1. Led, J.J.; Grant, D.M. Carbon-13 Relaxation in Paramagnetic Complexes of Amino Acids. Structural and Dynamical Information on a Manganese(II) Complex of Histidine. J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 6962-6970.
2. Led, J.J.; Grant, D.M. Carbon-13 Relaxation in Paramagnetic Complexes of Amino Acids. Structural and Dynamical Information on Nickel(II) Complexes of Histidine. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 5845-5858.
3. Led, J.J. Kernemagnetisk Resonans Spektroskopiske Studier af Proteiners Struktur og Funktion. Dansk Kemi 1983, 64, 74-78.
4. Led, J.J.; Neesgaard, E.; Johansen, J.T. Carbon Dioxide Hydration Activity and Metal–Substrate Distances of Manganese (II) Human Carbonic Anhydrase B Determined by 13C Magnetization–Transfer NMR. FEBS Lett. 1982, 147, 74-80.
5. Led, J.J.; Gesmar, H. Linear Prediction Enhancement of 2D Heteronuclear Correlated Spectra of Proteins. J. Biomol. NMR 1991, 1, 237-246.
6. Chang, X.; Jorgensen, A.M.; Bardrum, P.; Led, J.J. Solution Structures of the R6 Human Insulin Hexamer, Biochemistry 1997, 36, 9409-9422.
7. Jørgensen, A.M.; Olsen, H.B.; Balschmidt, P.; Led, J.J. Solution Structure of the Superactive Monomeric Des-[Phe(B25)] Human Insulin Mutant: Elucidation of the Structural Basis for the Monomerization of Des-[Phe(B25)] Insulin and the Dimerization of Native Insulin. J. Mol. Biol. 1996, 257, 684-699.
8. Keller, D.; Clausen, R.; Josefsen, K.; Led, J.J. Flexibility and Bioactivity of Insulin: An NMR Investigation of the Solution Structure and Folding of an Unusually Flexible Human Insulin Mutant with Increased Biological Activity. Biochemistry 2001, 40, 10732-10740.
9. Badsberg, U.; Jørgensen, A.M.M.; Gesmar, H.; Led, J.J.; Hammerstad, J. M.; Jespersen, L.-L.; Ulstrup, J. Solution Structure of Reduced Plastocyanin from the Blue-Green Alga Anabaena Variabilis, Biochemistry 1996, 35, 7021-7031.
10. Ma, L.; Hass, M.A.S.; Vierick, N.; Kristensen, S.M.; Ulstrup, J.; Led, J.J. Backbone Dynamics of Reduced Plastocyanin from the Cyanobacterium Anabaena Variabilis: Regions Involved in Electron Transfer Have Enhanced Mobility. Biochemistry 2003, 42, 320-330.
11. Ma, L.; Jørgensen, A.M.M.; Sørensen, G.O.; Ulstrup, J.; Led, J.J. Elucidation of the Paramagnetic R1 Relaxation of Heteronuclei and Protons in Cu(II) Plastocyanin from Anabaena Variabilis. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9473-9485.
12. Ma, L.; Led, J.J. Determination by High Field NMR Spectroscopy of the Longitudinal Electron Relaxation Rate in Cu(II) Plastocyanin from Anabaena Variabilis. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7823-7824.
13. Jensen, M.R.; Led, J.J. Determination of the Electron Relaxation Rates in Paramagnetic Metal Complexes: Applicability of Available NMR Methods. J. Magn. Reson. 2004, 167, 169-177.
14. Ma, L.; Philipp, E.; Led, J.J. Determination of the Electron Self-Exchange Rates of Blue Copper Proteins by Super-WEFT NMR Spectroscopy. J. Biomol. NMR 2001, 19, 199-208.
15. Jensen, M.R.; Hansen, D.F.; Led, J.J. A General Method for Determining the Electron Self-Exchange Rates of Blue Copper Proteins by Longitudinal NMR Relaxation. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4093-4096.
16. Hansen, D.F.; Led, J.J. Determination of the Geometric Structure of the Metal Site in a Blue Copper Protein by Paramagnetic NMR. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 1738-1743.
17. Hansen, D.F.; Led, J.J. Mapping the Electronic Structure of the Blue Copper Site in Plastocyanin by NMR Relaxation. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1247-1252.
18. Hansen, D.F.; Westler, W.M.; Kunze, M.B.A.; Markley, J.L.; Weinhold, F.; Led, J.J. Accurate Structure and Dynamics of the Metal-Site of Paramagnetic Metalloproteins from NMR Parameters Using Natural Bond Orbitals. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4670-4682.
