Jump to content

Клаус Х. Хофманн

Клаус Х. Хофманн
Хофманн в своей лаборатории в Питтсбургском университете, ок. 1990 год
Рожденный ( 1911-02-21 ) 21 февраля 1911 г.
Умер ( 1995-12-25 ) 25 декабря 1995 г.
Национальность швейцарский

Клаус Х. Хофманн (21 февраля 1911 - 25 декабря 1995) был американским биохимиком и медицинским исследователем. [ 1 ] [ 2 ] Газета New York Times назвала Хофманна «экспертом по синтезу соединений организма». [ 1 ] Его карьера ознаменовалась синтезом прототипа противозачаточной таблетки, выделением и структурной характеристикой биотина (витамина H), определением лизиновой специфичности трипсина протеазы поджелудочной железы ( свойство, которое сделало его ферментом первого выбора при определении последовательности белков). , первый химический синтез полностью биологически активной части пептидного гормона ( адренокортикотопного гормона - АКТГ ), [ 3 ] и исследования структуры и функции рибонуклеазы (РНКазы).

Ранняя жизнь и приход в науку

[ редактировать ]

Хофманн родился в Германии, но когда его отец умер, мать вернулась с годовалым сыном в свой семейный дом в Швейцарии. Семья была ориентирована на бизнес, но Клаус был полон решимости продолжить карьеру в науке. Он изучал химию стероидов в Федеральном технологическом институте Цюриха (ETH) в лабораториях Леопольда Ружички . Здесь он подружился с другим преподавателем, Тадеусом Райхштейном, у которого он научился лабораторной технике. Для получения постдокторантуры он отправился в Соединенные Штаты, чтобы работать с Максом Бергманном над пептидами, совершенно новой для него областью. Оттуда он перебрался через дорогу в лабораторию Винсента дю Виньо, где его познакомили с новым витамином, биотином .

Годы войны

[ редактировать ]

То, что должно было быть кратковременным пребыванием в США, в результате Второй мировой войны превратилось в гораздо более длительное. Швейцария , окруженная враждебными силами, посоветовала Гофману, офицеру швейцарской милиции, не возвращаться на время войны. Военные годы он провел в качестве гостя в фармацевтической компании Ciba в Нью-Джерси. Оттуда он перешел в Питтсбургский университет в то время, когда этот институт пытался завоевать исследовательскую репутацию.

Научный дом в Питтсбурге

[ редактировать ]

Через несколько лет декан медицинского факультета, профессор биохимии, пригласил Хофмана стать заведующим кафедрой. С того момента, как он занял должность председателя отдела биохимии, стало ясно, что, хотя он всегда будет сыном Швейцарии, Соединенные Штаты предложили ему возможности карьерного роста, на которые он никогда не мог надеяться в такой маленькой стране, как Швейцария. США должны были стать его постоянным домом. Развивающаяся область химии пептидов стала его научным направлением, и, по его собственным словам, он влюбился в молекулу, которая, как известно, стимулировала кору надпочечников к выработке тех самых стероидов, которые так очаровали его в лаборатории Райхштейна. Эта молекула, еще не выделенная, была АКТГ, и роман длился всю жизнь. Несмотря на обходные пути в другие области, он продолжал возвращаться в АКТГ. В последние годы перед смертью он разрабатывал методы выделения рецептора АКТГ.

Области научных достижений

[ редактировать ]

Стероидная химия

[ редактировать ]

Будучи аспирантом в лабораториях будущих нобелевских лауреатов Леопольда Ружички и Тадеуса Райхштейна в Цюрихе, Хофманн синтезировал ряд соединений, связанных с терпенами, гипотетическими строительными блоками стероидов. Одним из них было производное дегидроандростерона, прототип противозачаточных таблеток. К сожалению, в течение многих лет после этого биологическая основа размножения не была известна, и поэтому важность этого соединения не была признана. [ 4 ]

Работая в лаборатории Макса Бергмана в Рокфеллеровском институте, ныне Рокфеллеровском университете , Хофманн синтезировал аналоги аминокислоты лизин и доказал, что фермент трипсин расщепляет связи, включающие карбоксильную группу этой аминокислоты. [ 5 ]

Впоследствии, вместе с Винсентом дю Виньо , он использовал недавно разработанную технику хроматографии, которую он изучил, будучи студентом в Цюрихе, для выделения, а затем кристаллизации биотина . [ 6 ] [ 7 ] Эта работа положила начало теме, которая продолжалась на протяжении всей его карьеры: определение важности серы. [ 8 ] [ 9 ] в биологически активных структурах. Он применил это и к пептидам.

Синтез пептидов/АКТГ

[ редактировать ]

Первый химический синтез активного пептидного гормона, циклического пептида из девяти аминокислот, окситоцина, был осуществлен в 1954 году Дю Виньо. [ 10 ] за что ему была присуждена Нобелевская премия. В то же время в трех лабораториях продолжалось выделение и определение структуры гормона передней доли гипофиза АКТГ. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] В конечном итоге было установлено, что пептид состоит из 39 аминокислот, однако ферментативное и мягкое кислотное расщепление [ 14 ] предположили, 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 включения этой основной аминокислоты в пептиды. Хофманн и его группа приступили к этой задаче. [ 15 ] Их усилия привели к синтезу меланоцитстимулирующего гормона β-MSH, который соответствует первым 13 аминокислотам АКТГ. [ 16 ] и к синтезу полностью активного пептида АКТГ, соответствующего аминокислотной последовательности первых 23 аминокислот. [ 17 ]

В ходе работы по синтезу пептидов АКТГ наблюдалось новое расщепление цепи по ацил-пролиновой связи при удалении защитных групп с использованием металлического натрия в жидком аммиаке. [ 18 ] Эта неожиданная реакция впоследствии оказалась полезной в особых аналитических случаях. [ 19 ]

В 1959 году Фред Ричардс обнаружил, что протеолитический фермент субтилизин обладает способностью расщеплять фермент рибонуклеазу А на два компонента: пептид, соответствующий первым 20 аминокислотам фермента (S-пептид) и остальную часть белка ((S-пептид) S-белок). [ 20 ] Когда они были отделены друг от друга, каждая часть была неактивна, но когда их просто смешивали вместе, полная ферментативная активность восстанавливалась. Хофманн предположил, что эта система может быть моделью взаимодействия пептидных гормонов со своими рецепторами. [ 21 ] Структурно-функциональные исследования АКТГ были осложнены необходимостью оценки активности на всем животном. Система S-пептид:S-протеин представляла собой простую систему без каких-либо биологических осложнений, присущих тестированию аналогов АКТГ.

Чтобы изучить, какие аминокислоты могут быть важны для установления связи между пептидными гормонами и их рецепторами, Хофманн и его группа начали систематическую оценку вклада каждой аминокислоты в молекуле S-пептида в связывание с S-белком. 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 необходима для восстановления полной активности. [ 22 ] с S-белком; 2) метионин не имел значения; [ 23 ] 3) замена одной конкретной аминокислоты в пептиде не только разрушила активность пептида, но и создала антагониста. [ 24 ] [ 25 ] После того как было установлено, что рецепторы пептидных гормонов расположены 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. [ 26 ] и смогли провести исследования структуры и активности синтетических аналогов АКТГ. Важно отметить, что они обнаружили, что замена фенилаланином остатка триптофана в положении 9 приводит к образованию пептида, который связывается с рецептором АКТГ, не активируя его, то есть антагониста АКТГ. [ 27 ] [ 28 ]

Вернуться к изоляции рецепторов биотина

[ редактировать ]

Хофманн завершил свою раннюю работу над биотином, когда присоединил этот витамин к инсулину. Он провел творческий отпуск в Аахене в лаборатории Гельмута Зана, чтобы изучить методы модификации инсулина. [ 29 ] ). Используя эту информацию, он смог химически присоединить биотин к одному из трех остатков Lys цепей инсулина, получив таким образом инсулин, который будет связываться с колонками авидин-сефарозы. Комплекс биотинил-инсулиновых рецепторов затем может быть заменен биотином. С помощью этого инструмента Хофманн и его коллеги успешно выделили полностью активный рецептор инсулина. [ 30 ] Его последняя работа была направлена ​​на выделение рецептора АКТГ с использованием того же подхода, что и для рецептора инсулина, но к этому времени его здоровье начало ухудшаться.

Хофманн был основателем и директором Лаборатории исследования белка в Медицинской школе Питтсбургского университета . [ 1 ] [ 31 ] член Национальной академии наук , [ 1 ] [ 2 ] Почетный профессор экспериментальной медицины и биохимии Медицинской школы Питтсбургского университета , [ 1 ] и член Американской ассоциации содействия развитию науки . [ 2 ]

Награды и отличия

[ редактировать ]

Хофманн был членом:

Хофманн был отмечен следующими наградами:

  • Премия Питтсбурга 1962 года [ 2 ]
  • 1963 г. Избрание в члены Национальной академии наук. [ 2 ]
  • Медаль Бордена 1963 года [ 2 ]
  • Медаль канцлера 1963 года, Питтсбургский университет [ 2 ]
  • 1972 Лекция Меллона, Питтсбургский университет [ 2 ]
  • Премия старшего научного сотрудника 1976 года, Фонд Александра фон Гумбольдта, Бонн, Западная Германия. [ 2 ]
  • 1981 Третья премия Алана Э. Пирса от американских химиков-пептидов. [ 2 ]
  • 1983 г. Премия Японского общества содействия развитию наук. [ 2 ]
  • 1987 Первая премия Мемориала Хаггинса, Питтсбургский университет [ 2 ]
  1. ^ Jump up to: а б с д и New York Times: К.Х. Хофманн, 84 года, эксперт по синтезу соединений организма, автор ВОЛЬФГАНГ САКСОН, 28 декабря 1995 г.
  2. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с Издательство национальных академий: Биографические мемуары V.81 (2002), КЛАУС ХОФМАНН, ФРЭНСИС М. ФИНН И БЕРТ В. О'МАЛЛИ
  3. ^ New York Times: Ученые синтезируют вещество, биологически равное АКТГ; Молекула содержит 23 аминокислоты против 39 в природе. Видна помощь в изучении гипофиза. УЧЕНЫЕ СОЗДАЮТ ЗАМЕНИТЕЛИ АКТА; УОЛТЕР САЛЛИВАН, 2 декабря 1960 г.
  4. ^ Ружичка, Л. и Хофманн, К. О знании 17-атиниловых и 17-виниландростановых производных андростена и продуктов их окисления. Хелв. Чим Акта 22 150-155 1939.
  5. ^ Хофманн, К. и Бергманн, М. Специфика трипсина. II. Ж. Биол. хим. 130 81-86 1939.
  6. ^ Дю Виньо, В., Хофманн, К., Мелвилл, Д.Б. и Дьёрдь, П. Выделение биотина (витамина H) из печени. Ж. Биол. хим. 140 643-651 1941.
  7. ^ Дю Виньо, В., Хофманн, К., Мелвилл, Д.Б. и Рашель, Дж.Р. Получение свободного кристаллического биотина. Ж. Биол. хим. 140 763-766 1941.
  8. ^ Хофманн, Клаус (сентябрь 1945 г.). «Производные фурана и тетрагидрофурана. VI. Полный синтез dl-оксибиотина 1». Журнал Американского химического общества . 67 (9): 1459–1462. дои : 10.1021/ja01225a013 .
  9. ^ Хофманн, Клаус; Чен, Цзядао; Бриджуотер, Анна; Аксельрод, А.Е. (февраль 1947 г.). «Производные фурана и тетрагидрофурана. VII. Синтез и биологическая активность ряда гомологов оксибиотина 1». Журнал Американского химического общества . 69 (2): 191–195. дои : 10.1021/ja01194a001 .
  10. ^ дю Виньо, В. Ресслер, К. Свон, Дж. М. Робертс, К. В. и Кацояннис, П. Г. Синтез окситоцина. Дж. Ам. Хим Соц. 76 3115-21 1954.
  11. ^ Белл, PH Очистка и структура β-кортикотропина. Дж. Ам. хим. Соц. 76 5565-67 1954.
  12. ^ Ли, Ч., Гешвинд, И. И., Леви, А. Л., Харрис, Дж. И. Диксон, Дж. С., Пон, Н. Г. и Порат, Дж. О. Аминокислотная последовательность альфа-кортикотропина. Природа 173 251 1954.
  13. ^ Уайт, В.Ф. и Ландманн, Вашингтон. Исследования адренокортикотропина XI. Предварительное сравнение кортикотропина-А с β-кортикотропином. Дж. Ам. хим. Соц. 77 1711 1955.
  14. ^ 11. Бринк, Н.Г., Кюль, Ф.А. Рихтер, Дж.В. Баземор, А.В., Мейзингер, М.А.Эйер, Д.Э. и Фолкерс, К. Гормоны гипофиза III. Выделение кортикотропина-BJ Am. хим. Соц. 74 2120-21 1952.
  15. ^ Хофманн К., Райнер А. и Пекхэм, исследования полипептидов WD. V. Синтез аргининовых пептидов. Дж. Ам. хим. Соц. 75 6083 1953.
  16. ^ Хофманн, К. и Ядзима, Х. Исследования полипептидов. ХХ. Синтез и кортикотропная активность пептидного амида, соответствующего N-концевой тридекапептидной последовательности кортикотропинов. Дж. Ам. хим. Соц. 83 2289-93 1961.
  17. ^ Хофманн К., Ядзима Х., Янаихара Н., Лю Т.Ю. и Ланде С. Исследования полипептидов. XVIII. Синтез трикосапептида, обладающего по существу полной биологической активностью природного АКТГ J. Am. хим. Соц. 83 487-89 1961.
  18. ^ Хофманн, К., Ядзима, Х. Исследования полипептидов. ХХ. Синтез и кортикотропная активность пептидного амида, соответствующего N-концевой тридекапептидной последовательности кортикотропинов J. Am. хим. Соц. 83, 10, 2289–2293, 1961 г. Дата публикации: 1 мая 1961 г. https://doi.org/10.1021/ja01471a017.
  19. ^ Хемпель Дж., Йорнвалль Х. Расщепление связей ацил-пролин с натрием в жидком аммиаке: применение с наномолярными количествами пептидов и разделение продуктов с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии для структурного анализа. Анальный. Биохимия. Декабрь 151(2):225-30, 1985. https://doi.org/10.1016/0003-2697(85)90169-1 .
  20. ^ Ричардс, Ф.М. и Витаятил, П.Дж. Получение субтилизин-модифицированной рибонуклеазы и разделение пептидных и белковых компонентов. Ж. Биол. хим. 234 1459-65 1959.
  21. ^ Хофманн, К. Предварительные наблюдения, касающиеся структуры и функции некоторых гормонов гипофиза. Брукхейвенские симпозиумы по биологии 13 184–202, 1960.
  22. ^ Хофманн К., Финн Ф.М., Лиметти М., Монтибеллер Дж. и Занетти Г. Исследования полипептидов. XXXIV. Ферментативные свойства частично синтетических De(16-20)- и De(15-20)-рибонуклеаз S', J. Am. хим. Соц. 88 3633-39 1966 г.
  23. ^ Финн, Ф.М. и Хофманн, К. Исследования полипептидов XXXIII. Ферментативные свойства частично синтетических рибонуклеаз. Дж. Ам. хим. Соц. 87 645-51 1965.
  24. ^ Хофманн К. и Бон Х. Исследования полипептидов. XXXVI. Влияние замен пиразол-имидазола на активность активации S-белка фрагмента S-пептида. Дж. Ам. хим. Соц. 88 5914-19 1966.
  25. ^ Хофманн К., Бон Х., Андреатта Р. и Мородер Л. Исследования полипептидов XLV. Структурно-функциональные исследования серии ß-кортикотропина. Дж. Ам. хим. Соц. 89 7126-27 1967.
  26. ^ Финн, Ф.М. Виднелл, К.С. и Хофманн, К. Локализация рецептора адренокортикотропного гормона на корковых мембранах надпочечников крупного рогатого скота. Ж. Биол. хим. 247 5695-5702 1972.
  27. ^ Хофманн К., Вингендер В. и Финн Ф.М. Корреляция адренокортокотропной активности аналогов АКТГ со степенью связывания с препаратом частиц коры надпочечников. Учеб. Натл. акад. наук. 67 829-36 1970.
  28. ^ Хофманн, К., Монтибеллер, Дж. А. и Финн, Ф. Антагонисты АКТГ. Учеб. Натл. акад. наук. 71 80-8
  29. ^ Хофманн К., Финн Ф.М., Фризен Х.Дж., Диаконеску К. и Зан Х. Биотинилилинсулины как потенциальные инструменты для исследований рецепторов, Proc. Натл. акад. наук. 74 2697-2700 1977.
  30. ^ Финн, Ф.М., Титус, Г., Хорстман, Д. и Хофманн, К. Аффинная хроматография авидин-биотин: применение для выделения рецептора человеческого плацентарного инсулина. Учеб. Натл. акад. наук. 81 7328-32 1984.
  31. ^ New York Times: Китайцы синтезируют инсулин, подтверждают немецкие ученые; Медицинская ценность подтверждена китайским синтезом инсулина, доказанным британским исследованием, отмеченным УОЛТЕРОМ САЛЛИВАНОМ, 12 сентября 1966 г.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 13e9658db1a58e4ab197fbf634653258__1723492260
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/13/58/13e9658db1a58e4ab197fbf634653258.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Klaus H. Hofmann - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)