Klaus H. Hofmann
ક્લાઉસ એચ. હોફમેન (21 ફેબ્રુઆરી, 1911-25 ડિસેમ્બર, 1995) એક અમેરિકન જૈવિક રસાયણશાસ્ત્રી અને તબીબી સંશોધક હતા. ધ ન્યૂ યોર્ક ટાઇમ્સે હોફમેનને "શરીર સંયોજનોના સંશ્લેષણના નિષ્ણાત" ગણાવ્યા હતા. તેમની કારકિર્દીને પ્રોટોટાઇપ જન્મ નિયંત્રણ ગોળીના સંશ્લેષણ, બાયોટિન (વિટામિન એચ) નું અલગતા અને માળખાકીય લાક્ષણિકતા, સ્વાદુપિંડના પ્રોટીઝ ટ્રિપ્સિનની લાઇસિન વિશિષ્ટતાનું નિર્ધારણ (એક લક્ષણ જેણે તેને પ્રોટીન અનુક્રમ નિર્ધારણમાં પ્રથમ પસંદગીનું એન્ઝાઇમ બનાવ્યું હતું), પેપ્ટાઇડ હોર્મોન (એડ્રેનોકોર્ટિકોટોપિક હોર્મોન-એસીટીએચ) ના સંપૂર્ણ જૈવિક-સક્રિય ભાગનું પ્રથમ રાસાયણિક સંશ્લેષણ અને રિબોન્યુક્લીઝ (આરએનએઝ) પર માળખા-કાર્ય અભ્યાસ દ્વારા પ્રકાશિત કરવામાં આવી હતી. પ્રારંભિક જીવન અને વિજ્ઞાનમાં પ્રવેશ હોફમેનનો જન્મ જર્મનીમાં થયો હતો પરંતુ જ્યારે તેમના પિતાનું અવસાન થયું ત્યારે તેમની માતા તેમના એક વર્ષના પુત્ર સાથે સ્વિટ્ઝર્લેન્ડમાં તેમના પરિવારના ઘરે પરત ફર્યા હતા. તેમનો પરિવાર વ્યવસાય લક્ષી હતો પરંતુ ક્લાઉસ વિજ્ઞાનમાં કારકિર્દી બનાવવા માટે મક્કમ હતા. તેમણે લિયોપોલ્ડ રુઝિકાની પ્રયોગશાળાઓમાં ફેડરલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજી ઇન ઝુરિચ (ETH) ખાતે સ્ટીરોઈડ રસાયણશાસ્ત્રનો અભ્યાસ કર્યો હતો. અહીં તેમણે અન્ય ફેકલ્ટી સભ્ય ટેડિયસ રીકસ્ટીન સાથે મિત્રતા વિકસાવી, જેમની પાસેથી તેમણે પ્રયોગશાળા તકનીક શીખી. તેમના પોસ્ટડૉક્ટરલ અનુભવ માટે તેમણે પેપ્ટાઇડ્સ પર મેક્સ બર્ગમેન સાથે કામ કરવા માટે યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સની યાત્રા કરી, જે તેમના માટે સંપૂર્ણપણે નવું ક્ષેત્ર હતું. ત્યાંથી તેઓ શેરીમાં વિન્સેન્ટ ડુ વિગ્નેઉડની પ્રયોગશાળામાં સ્થળાંતરિત થયા જ્યાં તેમને નવા વિટામિન, બાયોટિનનો પરિચય થયો. યુ. એસ. માં ટૂંકા રોકાણનો અર્થ જે હતો તે યુદ્ધના વર્ષો બીજા વિશ્વયુદ્ધના પરિણામે ઘણા લાંબા સમય સુધી ચાલ્યા ગયા. દુશ્મન દળોથી ઘેરાયેલા સ્વિટ્ઝર્લેન્ડે સ્વિસ મિલિશિયાના અધિકારી હોફમેનને યુદ્ધ દરમિયાન પાછા ન ફરવાની સલાહ આપી હતી. તેમણે યુદ્ધના વર્ષો ન્યૂ જર્સીમાં સીબા ફાર્માસ્યુટિકલ કંપનીમાં મહેમાન તરીકે કામ કર્યું હતું. ત્યાંથી તેઓ એવા સમયે પિટ્સબર્ગ યુનિવર્સિટીમાં ગયા જ્યારે સંસ્થા સંશોધનની પ્રતિષ્ઠા બનાવવાનો પ્રયાસ કરી રહી હતી. થોડાં ટૂંકા વર્ષોમાં, સ્કૂલ ઓફ મેડિસિનના ડીન, જે પોતે બાયોકેમિસ્ટ્રીના પ્રોફેસર હતા, તેમણે હોફમેનને વિભાગના અધ્યક્ષ બનવા આમંત્રણ આપ્યું. જે ક્ષણે તેમણે બાયોકેમિસ્ટ્રીના અધ્યક્ષનું પદ સંભાળ્યું, ત્યારથી તે સ્પષ્ટ થઈ ગયું કે તેઓ હંમેશા સ્વિટ્ઝર્લેન્ડના પુત્ર રહેશે, પરંતુ યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સે તેમને કારકિર્દીની તકો પ્રદાન કરી હતી જેની તેઓ સ્વિટ્ઝર્લેન્ડ જેવા નાના દેશમાં ક્યારેય આશા રાખી શકતા ન હતા. અમેરિકા તેમનું કાયમી ઘર બનવાનું હતું. પેપ્ટાઇડ રસાયણશાસ્ત્રનું ઝડપથી વિકસી રહેલું ક્ષેત્ર તેમનું વૈજ્ઞાનિક કેન્દ્ર બની ગયું અને તેમના પોતાના શબ્દોમાં કહીએ તો, તેઓ એવા અણુના પ્રેમમાં પડી ગયા જે રીચસ્ટીનની પ્રયોગશાળામાં તેમને ખૂબ જ આકર્ષિત કરનારા સ્ટેરોઇડ્સનું ઉત્પાદન કરવા માટે મૂત્રપિંડ આચ્છાદનને ઉત્તેજીત કરવા માટે જાણીતા હતા. તે અણુ, જે હજી અલગ ન હતો, તે ACTH હતો અને પ્રેમ સંબંધ આજીવન હતો. અન્ય વિસ્તારોમાં ફરવા ગયા હોવા છતાં, તેઓ ACTH પર પાછા ફરતા રહ્યા. તેમના મૃત્યુ પહેલાના છેલ્લા વર્ષોમાં, તેઓ ACTH રીસેપ્ટરને અલગ કરવાની પદ્ધતિઓ વિકસાવી રહ્યા હતા. વૈજ્ઞાનિક સિદ્ધિઓનાં ક્ષેત્રો સ્ટેરોઇડ રસાયણશાસ્ત્ર ભવિષ્યના નોબેલ પારિતોષિક વિજેતાઓ, લિયોપોલ્ડ રુઝિકા અને ઝુરિચમાં ટેડિયસ રીકસ્ટીનની પ્રયોગશાળાઓમાં પીએચડી વિદ્યાર્થી તરીકે, હોફમેને સ્ટેરોઇડ્સના કાલ્પનિક બિલ્ડિંગ બ્લોક, ટેર્પિન્સ સંબંધિત સંખ્યાબંધ સંયોજનોનું સંશ્લેષણ કર્યું હતું. તેમાંથી એક ડીહાઇડ્રોએન્ડ્રોસ્ટેરોન વ્યુત્પન્ન હતું, જે જન્મ નિયંત્રણની ગોળી માટેનો એક પ્રોટોટાઇપ હતો. કમનસીબે પ્રજનન માટેનો જૈવિક આધાર આ પછીના ઘણા વર્ષો સુધી જાણી શકાયો ન હતો અને તેથી આ સંયોજનનું મહત્વ ઓળખવામાં આવ્યું ન હતું. ટ્રીપ્સિન રોકફેલર ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ખાતે મેક્સ બર્ગમેનની પ્રયોગશાળામાં કામ કરતી વખતે, હવે રોકફેલર યુનિવર્સિટી, હોફમેને એમિનો એસિડ લાઇસિનના એનાલોગનું સંશ્લેષણ કર્યું અને સાબિત કર્યું કે ટ્રાયપ્સિન એન્ઝાઇમ તે એમિનો એસિડના કાર્બોક્સિલ જૂથને સંડોવતા જોડાણોને તોડી નાખે છે. ત્યારબાદ, વિન્સેન્ટ ડુ વિગ્નૌડ સાથે, તેમણે ક્રોમેટોગ્રાફીની નવી વિકસિત તકનીકનો ઉપયોગ કર્યો જે તેમણે ઝુરિચમાં એક વિદ્યાર્થી તરીકે શીખ્યા હતા, બાયોટિનને અલગ કરવા અને પછી સ્ફટિકીકરણ કરવા માટે. આ કાર્યથી એક વિષયવસ્તુ શરૂ થઈ જે જૈવિક રીતે સક્રિય માળખામાં સલ્ફરનું મહત્વ નક્કી કરવાની તેમની સમગ્ર કારકિર્દી દરમિયાન ચાલુ રહી. તેમણે આને પેપ્ટાઇડ્સ પર પણ લાગુ કર્યું. સક્રિય પેપ્ટાઇડ હોર્મોનનું પ્રથમ રાસાયણિક સંશ્લેષણ, નવ એમિનો એસિડ ચક્રીય પેપ્ટાઇડ, ઓક્સિટોસિન, 1954 માં ડુ વિગ્નૌડ દ્વારા પ્રાપ્ત કરવામાં આવ્યું હતું, જેના માટે તેમને નોબેલ પુરસ્કાર એનાયત કરવામાં આવ્યો હતો. તે જ સમયે, અગ્રવર્તી કફોત્પાદક હોર્મોન, ACTH નું અલગતા અને માળખું નિર્ધારણ ત્રણ પ્રયોગશાળાઓમાં કરવામાં આવી રહ્યું હતું. પેપ્ટાઇડ આખરે લંબાઈમાં 39 એમિનો એસિડ હોવાનું નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું, જો કે એન્ઝાઇમેટિક અને હળવા એસિડ ક્લેવેજે સૂચવ્યું હતું કે માત્ર પ્રથમ 24 એમિનો એસિડ ધરાવતી રચનામાં સંપૂર્ણ જૈવિક પ્રવૃત્તિ હતી. તે શરૂઆતથી જ સ્પષ્ટ હતું કે ACTHમાં એમિનો એસિડ આર્જિનિન હોય છે અને તેથી આ મૂળભૂત એમિનો એસિડને પેપ્ટાઇડ્સમાં સામેલ કરવા માટે પદ્ધતિઓ વિકસાવવી પડી હતી. હોફમેન અને તેમનું જૂથ આ કાર્ય માટે તૈયાર થયું. તેમના પ્રયાસો મેલાનોસાઇટ ઉત્તેજક હોર્મોન, β-MSHના સંશ્લેષણ તરફ દોરી ગયા, જે ACTHના પ્રથમ 13 એમિનો એસિડને અનુરૂપ છે અને પ્રથમ 23 એમિનો એસિડના એમિનો એસિડ ક્રમને અનુરૂપ સંપૂર્ણ સક્રિય ACTH પેપ્ટાઇડના સંશ્લેષણ તરફ દોરી ગયા. એસીટીએચ પર પેપ્ટાઇડ કૃત્રિમ કાર્ય દરમિયાન, પ્રવાહી એમોનિયામાં ધાતુના સોડિયમનો ઉપયોગ કરીને રક્ષણાત્મક જૂથોને દૂર કરતી વખતે એસાઇલ-પ્રોલાઇન જોડાણ પર એક નવીન સાંકળ ફાટ જોવા મળી હતી. આ અણધારી પ્રતિક્રિયા પછીથી વિશેષ વિશ્લેષણાત્મક કિસ્સાઓમાં ઉપયોગી સાબિત થઈ છે. 1959માં, ફ્રેડ રિચર્ડ્સે શોધ્યું કે પ્રોટીઓલિટિક એન્ઝાઇમ, સબટિલિસિન, એન્ઝાઇમ રિબોન્યુક્લીઝ એ ને બે ઘટકોમાં વિભાજીત કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે, એક પેપ્ટાઇડ એન્ઝાઇમના પ્રથમ 20 એમિનો એસિડ (એસ-પેપ્ટાઇડ) અને બાકીના પ્રોટીન (એસ-પ્રોટીન) ને અનુરૂપ છે. જ્યારે એકબીજાથી અલગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે દરેક ટુકડો નિષ્ક્રિય હતો પરંતુ જ્યારે તે ફક્ત એક સાથે ભળી જાય છે, ત્યારે સંપૂર્ણ ઉત્સેચકીય પ્રવૃત્તિ પુનઃસ્થાપિત થાય છે. હોફમેને અનુમાન લગાવ્યું હતું કે આ પ્રણાલી પેપ્ટાઇડ હોર્મોન્સ તેમના રીસેપ્ટર્સ સાથે કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તે માટેનું એક મોડેલ હોઈ શકે છે. ACTH સાથેના માળખા-કાર્યના અભ્યાસો સમગ્ર પ્રાણીમાં પ્રવૃત્તિનું મૂલ્યાંકન કરવાની જરૂરિયાતને કારણે જટિલ હતા. એસ-પેપ્ટાઇડઃ એસ-પ્રોટીન પ્રણાલીએ એક સરળ પ્રણાલી પૂરી પાડી હતી, જેમાં એસીટીએચ એનાલોગના પરીક્ષણમાં રહેલી કોઈ પણ જૈવિક જટિલતા ન હતી. પેપ્ટાઇડ હોર્મોન્સ અને તેમના રીસેપ્ટર્સ વચ્ચે બંધન સ્થાપિત કરવામાં કયા એમિનો એસિડ મહત્વપૂર્ણ હોઈ શકે છે તેનો અભ્યાસ કરવા માટે, હોફમેન અને તેમના જૂથે એસ-પ્રોટીન સાથે બંધન માટે બનાવેલા એસ-પેપ્ટાઇડ અણુમાં દરેક એમિનો એસિડના યોગદાનનું વ્યવસ્થિત મૂલ્યાંકન શરૂ કર્યું. એસ-પ્રોટીનને સક્રિય કરવા માટે એસ-પેપ્ટાઇડના સિન્થેટિક એનાલોગની ક્ષમતા હોર્મોનલ પ્રવૃત્તિને બહાર લાવવા માટે સિન્થેટિક એસીટીએચ એનાલોગની ક્ષમતા સાથે સારી રીતે સંકળાયેલી છેઃ 1) એસ-પ્રોટીન સાથે સંપૂર્ણ પ્રવૃત્તિને ફરીથી સ્થાપિત કરવા માટે એસ-પેપ્ટાઇડ સાંકળનો માત્ર એક ભાગ જરૂરી હતો; 2) મેથિઓનિન મહત્વપૂર્ણ ન હતું; 3) પેપ્ટાઇડમાં એક ચોક્કસ એમિનો એસિડને બદલવાથી માત્ર પેપ્ટાઇડની પ્રવૃત્તિને જ નષ્ટ કરવામાં આવી ન હતી, પરંતુ વિરોધી પણ બનાવવામાં આવ્યું હતું. એકવાર તે સ્થાપિત થઈ ગયું કે પેપ્ટાઇડ હોર્મોન રીસેપ્ટર્સ કોષોના પ્લાઝ્મા પટલ પર રહે છે, ACTH ડેરિવેટિવ્ઝની પ્રવૃત્તિનો સીધો અભ્યાસ જે આટલા લાંબા સમયથી સંશોધકોથી દૂર હતો તે આખરે વાસ્તવિકતા બની ગયો. હોફમેન અને તેમના સાથીઓએ ગોમાંસના મૂત્રપિંડમાંથી પ્લાઝ્મા પટલને અલગ પાડ્યા હતા અને ACTHના કૃત્રિમ એનાલોગ સાથે માળખા-પ્રવૃત્તિ અભ્યાસો હાથ ધરવા સક્ષમ હતા. મહત્ત્વની વાત એ છે કે તેમને જાણવા મળ્યું કે 9મા સ્થાને ટ્રિપ્ટોફન અવશેષ માટે ફેનીલાલાનિનને બદલીને એક પેપ્ટાઇડ ઉત્પન્ન થયું જે તેને સક્રિય કર્યા વિના ACTH રીસેપ્ટર સાથે બંધાયેલું હતું, એટલે કે. અને ACTH વિરોધી. બાયોટિન રીસેપ્ટર આઇસોલેશન પર પાછા ફરો હોફમેન બાયોટિન પરના તેમના પ્રારંભિક કાર્યમાં સંપૂર્ણ વર્તુળમાં આવ્યા જ્યારે તેમણે આ વિટામિનને ઇન્સ્યુલિન સાથે જોડ્યું. તેમણે ઇન્સ્યુલિનમાં ફેરફાર કરવાની તકનીકો શીખવા માટે હેલ્મુટ ઝાનની પ્રયોગશાળામાં આચેનમાં રજા લીધી હતી). આ માહિતીનો ઉપયોગ કરીને, તેઓ ઇન્સ્યુલિન સાંકળોના ત્રણ લાઇસ અવશેષોમાંથી એક સાથે બાયોટિનને રાસાયણિક રીતે જોડવામાં સક્ષમ હતા, આમ ઇન્સ્યુલિનનું ઉત્પાદન કર્યું હતું જે એવિડિન-સેફેરોઝના સ્તંભો સાથે જોડાય છે. બાયોટિનિલ-ઇન્સ્યુલિન રીસેપ્ટર સંકુલ પછી બાયોટિન દ્વારા વિસ્થાપિત થઈ શકે છે. આ સાધન સાથે, હોફમેન અને તેમના સહકાર્યકરોએ સફળતાપૂર્વક સંપૂર્ણપણે સક્રિય ઇન્સ્યુલિન રીસેપ્ટરને અલગ કર્યું. તેમનું અંતિમ કાર્ય ઇન્સ્યુલિન રીસેપ્ટર પર ઉપયોગમાં લેવાતા સમાન અભિગમનો ઉપયોગ કરીને ACTH રીસેપ્ટરને અલગ કરવા તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવ્યું હતું પરંતુ આ સમય સુધીમાં તેમનું સ્વાસ્થ્ય કથળી રહ્યું હતું. હોફમેન પિટ્સબર્ગ યુનિવર્સિટી ખાતે સ્કૂલ ઓફ મેડિસિન ખાતે પ્રોટીન રિસર્ચ લેબોરેટરીના સ્થાપક અને નિર્દેશક, નેશનલ એકેડેમી ઓફ સાયન્સના સભ્ય, યુનિવર્સિટી ઓફ પિટ્સબર્ગ સ્કૂલ ઓફ મેડિસિન ખાતે પ્રાયોગિક દવા અને બાયોકેમિસ્ટ્રીના પ્રોફેસર એમેરિટસ અને અમેરિકન એસોસિએશન ફોર ધ એડવાન્સમેન્ટ ઓફ સાયન્સના સભ્ય હતા. પુરસ્કારો અને વિશિષ્ટતાઓ હોફમેનના સભ્ય હતાઃ અમેરિકન એસોસિએશન ફોર ધ એડવાન્સમેન્ટ ઓફ સાયન્સ અમેરિકન કેમિકલ સોસાયટી અમેરિકન સોસાયટી ફોર બાયોકેમિસ્ટ્રી એન્ડ મોલેક્યુલર બાયોલોજી એન્ડોક્રાઇન સોસાયટી નેશનલ એકેડેમી ઓફ સાયન્સિસ સિગ્મા XI સ્વિસ કેમિકલ સોસાયટી હોફમેનને નીચેના પુરસ્કારોથી માન્યતા આપવામાં આવી હતીઃ 1962 પિટ્સબર્ગ એવોર્ડ 1963 નેશનલ એકેડેમી ઓફ સાયન્સિસમાં સભ્યપદ માટેની ચૂંટણી 1963 બોર્ડેન મેડલ 1963 ચાન્સેલર્સ મેડલ, પિટ્સબર્ગ યુનિવર્સિટી 1972 મેલોન લેક્ચર, પિટ્સબર્ગ યુનિવર્સિટી 1976 સિનિયર સાયન્ટિસ્ટ એવોર્ડ, એલેક્ઝાન્ડર વોન હમ્બોલ્ટ ફાઉન્ડેશન, બોન, પશ્ચિમ જર્મની 1981 અમેરિકન પેપ્ટાઇડ કેમિસ્ટ્સ દ્વારા ત્રીજો એલન ઇ. પિયર્સ એવોર્ડ 1983 જાપાન સોસાયટી ફોર ધ પ્રમોશન સાયન્સિસ ફેલોશિપ એવોર્ડ 1987 ફર્સ્ટ હગિન્સ મેમોરિયલ એવોર્ડ, યુનિવર્સિટી ઓફ પિટ્સબર્ગ રેફરન્સિસ 1911 જન્મ 1995 મૃત્યુ 20મો