Войти
| Клаус Хофманн | |
|---|---|
 Хофманн в своей лаборатории в Университете Питтсбурга, c.1990 | |
| Родился | (1911-02 -21) 21 февраля 1911 г.. |
| Умер | (1995-12-25) 25 декабря 1995 г.. Питтсбург, Пенсильвания, США |
| Гражданство | Швейцар |
Клаус Х. Хофманн (21 февраля 1911 - 25 декабря 1995) был американским биологом химиком и медицинским исследователем. New York Times назвала Хофманна «экспертом по синтезу соединений организма». Его карьера была отмечена синтезом прототипа противозачаточной таблетки, выделением и структурной характеристикой биотина (витамина H), определением лизиновой специфичности протеазы поджелудочной железы трипсина (признак, который сделал его первым ферментом. выбор при определении последовательности белков), первый химический синтез полностью биологически активной части пептидного гормона (адренокортикотопный гормон - АКТГ ) и исследования структурно-функциональных функций на рибонуклеаза (РНКаза).
Хофманн родился в Германии, но когда его отец умер, его мать вернулась со своим годовалым сыном в свой семейный дом в Швейцарии. Семья была ориентирована на бизнес, но Клаус решил сделать карьеру в науке. Он изучал химию стероидов в Федеральном технологическом институте в Цюрихе (ETH) в лабораториях Леопольда Ружички. Здесь он подружился с другим преподавателем, Тадеусом Райхштейном, у которого он изучил лабораторную технику. Из-за своего постдокторского опыта он поехал в Соединенные Штаты, чтобы работать с Максом Бергманном над пептидами, совершенно новой для него областью. Оттуда он перебрался через улицу в лабораторию Винсента дю Виньо, где ему был представлен новый витамин биотин.
То, что должно было быть короткое пребывание в США превратилось в гораздо более долгое в результате Второй мировой войны. Швейцария, окруженная вражескими силами, посоветовала Хофманну, офицеру швейцарской милиции, не возвращаться для участия в войне. Он провел военные годы, работая в качестве гостя в фармацевтической компании Ciba в Нью-Джерси. Оттуда он перешел в Университет Питтсбурга в то время, когда институт пытался создать исследовательскую репутацию.
Через несколько коротких лет декан медицинского факультета, сам профессор биохимии, пригласил Хофманна стать председателем кафедры. С того момента, как он занял должность председателя отдела биохимии, стало ясно, что, хотя он всегда будет сыном Швейцарии, Соединенные Штаты предложили ему карьерные возможности, на которые он никогда не мог надеяться в такой маленькой стране, как Швейцария. США должны были стать его постоянным домом. Растущая область химии пептидов стала его научным направлением, и, по его собственным словам, он влюбился в молекулу, которая, как известно, стимулирует кору надпочечников для производства тех самых стероидов, которые так увлекли его в лаборатории Райхштейна. Эта молекула, еще не изолированная, была АКТГ, и роман длился всю жизнь. Несмотря на обходные пути в другие районы, он продолжал возвращаться в ACTH. В последние годы перед смертью он разрабатывал методы выделения рецептора АКТГ.
В качестве аспиранта в лабораториях будущих лауреатов Нобелевской премии Леопольда Ружичка и Тадеуса Райхштейна в Цюрихе Хофманн синтезировал ряд соединений, относящихся к терпенам, гипотетическим строительным блокам стероидов. Одним из них было производное дегидроандростерона, прототип противозачаточной таблетки. К сожалению, биологическая основа воспроизводства не была известна в течение многих лет после этого, и поэтому важность этого соединения не была признана.
Во время работы в лаборатории Макса Бергманна в Институте Рокфеллера, ныне Университет Рокфеллера, Хофманн синтезировал аналоги аминокислоты лизина и доказал, что фермент трипсин расщепляет связи, включающие карбоксильную группу этой аминокислоты.
Впоследствии, с Винсентом дю Виньо, он использовал недавно разработанную технику хроматографии, которой он научился, будучи студентом в Цюрихе, для выделения и затем кристаллизации биотин. Эта работа положила начало продолжающейся на протяжении всей его карьеры теме определения важности серы в биологически активных структурах. Он применил это и к пептидам.
Первый химический синтез активного пептидного гормона, циклического пептида из девяти аминокислот, окситоцина, был осуществлен в 1954 году дю Виньо, за что ему была присуждена Нобелевская премия.. В то же время в трех лабораториях проводились выделение и определение структуры гормона передней доли гипофиза, АКТГ. В конечном итоге было установлено, что длина пептида составляет 39 аминокислот, однако ферментативное и слабое кислотное расщепление предполагает, что структура, содержащая только первые 24 аминокислоты, обладает полной биологической активностью. С самого начала было очевидно, что АКТГ содержит аминокислоту аргинин, и поэтому необходимо было разработать методы для включения этой основной аминокислоты в пептиды. Хофманн и его группа взялись за решение этой задачи. Их усилия привели к синтезу гормона, стимулирующего меланоциты, β-MSH, который соответствует первым 13 аминокислотам АКТГ, и к синтезу полностью активного пептида АКТГ, соответствующего аминокислотной последовательности первых 23 аминокислот. 43>
В ходе работы по синтезу пептидов на АКТГ было обнаружено новое расщепление цепи по ацил-пролиновой связи при удалении защитных групп с использованием металлического натрия в жидком аммиаке. Эта неожиданная реакция впоследствии оказалась полезной в особых аналитических случаях.
В 1959 году Фред Ричардс обнаружил, что протеолитический фермент субтилизин обладает способностью расщеплять фермент рибонуклеазу A на два компонента., пептид, соответствующий первым 20 аминокислотам фермента (S-пептид) и остальной части белка (S-белок). При отделении друг от друга каждый кусочек неактивен, но когда их просто смешивают, полная ферментативная активность восстанавливается. Хофманн предположил, что эта система может быть моделью того, как пептидные гормоны взаимодействуют со своими рецепторами. Исследования структуры-функции с АКТГ осложнялись необходимостью оценки активности у всего животного. Система S-пептид: S-белок представляет собой простую систему без каких-либо биологических осложнений, присущих тестированию аналогов АКТГ.
Чтобы изучить, какие аминокислоты могут быть важны для установления связывания между пептидными гормонами и их рецепторами, Хофманн и его группа начали систематическую оценку вклада каждой аминокислоты в молекуле S-пептида в связывание с S-белок. Способность синтетических аналогов S-пептида активировать S-белок хорошо коррелировала со способностью синтетических аналогов АКТГ вызывать гормональную активность: 1) только часть цепи S-пептида была важна для восстановления полной активности S-белка. Белок; 2) метионин не важен; 3) замена одной конкретной аминокислоты в пептиде не только разрушает активность пептида, но также создает антагонист. После того, как было установлено, что рецепторы пептидных гормонов находятся на плазматической мембране клеток, прямые исследования активности производных АКТГ, которые так долго ускользали от исследователей, наконец, стали реальностью. Хофманн и его коллеги выделили плазматические мембраны из надпочечников говядины и смогли провести исследования структурной активности синтетических аналогов АКТГ. Важно отметить, что они обнаружили, что замена остатка триптофана фенилаланином в положении 9 дает пептид, который связывается с рецептором АКТГ, не активируя его, т.е. антагонист АКТГ.
Хофманн пришел к завершению кругом его ранние работы с биотином, когда он присоединил этот витамин к инсулину. Он провел творческий отпуск в Аахене в лаборатории Гельмута Зана, чтобы изучить методы модификации инсулина). Используя эту информацию, он смог химически присоединить биотин к одному из трех остатков Lys в цепях инсулина, получив таким образом инсулин, который будет связываться с колонками авидин-сефарозы. Комплекс биотинил-инсулиновый рецептор затем может быть замещен биотином. С помощью этого инструмента Хофманн и его коллеги успешно изолировали полностью активный рецептор инсулина. Его последняя работа была направлена на выделение рецептора АКТГ с использованием того же подхода, который использовался для рецептора инсулина, но к этому времени его здоровье ухудшалось.
Хофманн был основателем и директором Лаборатории исследования белков в Медицинской школе Университета Питтсбурга, членом Национальной академии Наук, заслуженный профессор экспериментальной медицины и биохимии медицинского факультета Университета Питтсбурга, член Американской ассоциации содействия развитию науки.
Хоффман был членом
Хоффман был отмечен следующими наградами:
