Франц Хофмейстер (30 августа 1850, Прага – 26 июля 1922, Вюрцбург ) был одним из первых ученых, изучающих белки, [1] и прославился своими исследованиями солей, влияющих на растворимость и конформационную стабильность белков . В 1902 году Хофмейстер стал первым, кто предположил, что полипептиды – это аминокислоты, связанные пептидными связями , хотя эта модель первичной структуры белка была независимо и одновременно разработана Эмилем Фишером . [2] [3]
Отец Хофмейстера был врачом в Праге, где Хофмейстер впервые начал свое обучение под руководством физиолога Карла Гуго Хупперта , который сам был учеником Карла Лемана. Habilitationsschrift Хофмейстера в 1879 году был посвящен пептическим продуктам пищеварения.
В 1885 году Хофмейстер стал профессором фармакологии на Первом медицинском факультете Карлова университета в Праге , а затем в 1896 году переехал в Страсбург.
Хофмейстер открыл ряд солей, которые оказывают последовательное воздействие на растворимость белков и (это было обнаружено позже) на стабильность их вторичной и третичной структуры . [4] Анионы, по-видимому, оказывают большее влияние, чем катионы, и обычно упорядочены
(Это частичный список; было изучено гораздо больше солей.) Порядок катионов обычно указывается как
Механизм ряда Хофмейстера не совсем ясен, но, по-видимому, в основном является результатом воздействия на растворитель при более высоких концентрациях соли (> 100 мМ). Ранние члены ряда увеличивают поверхностное натяжение растворителя и уменьшают растворимость неполярных молекул ( высаливание ); по сути, они усиливают гидрофобное взаимодействие . Напротив, более поздние соли в ряду увеличивают растворимость неполярных молекул ( высаливание ) и уменьшают порядок в воде; по сути, они ослабляют гидрофобный эффект . Однако эти соли также напрямую взаимодействуют с белками (которые заряжены и имеют сильные дипольные моменты) и могут даже специфически связываться (например, связывание фосфата и сульфата с рибонуклеазой А ). Ионы, которые имеют сильный солевой эффект, такие как I − и SCN −, являются сильными денатурантами, потому что они солят в пептидной группе и, таким образом, гораздо сильнее взаимодействуют с развернутой формой белка, чем с его нативной формой. Следовательно, они тянут реакцию разворачивания. [5] Более того, они могут иметь прямые взаимодействия с некоторыми стандартными гидрофобными молекулами, например, бензолом . Квантово-химическое исследование предполагает электростатическое происхождение серии Гофмейстера, которая, по-видимому, количественно определяет эту качественную серию (по крайней мере, для анионов). [6]
Важность серии Хофмейстера для ранних работ по белкам нельзя недооценивать, поскольку она обеспечила главный инструмент для очистки белков (сульфатное осаждение) в течение следующих ~50 лет, который используется и сегодня. Сам Хофмейстер, возможно, был первым, кто кристаллизовал белок, альбумин куриного яйца. Повторная кристаллизация была излюбленным методом очистки на ранних этапах науки о белках и имела важное значение для ее развития.
Хофмейстер утверждал, что пептидные связи образуются путем элиминирования. Связи CC, эфирные и сложноэфирные связи маловероятны, учитывая переваривание трипсином . Связи R=CNC=R можно было бы исключить, поскольку это означало бы гораздо большее количество карбоксилатных групп, чем наблюдается экспериментально.
Хофмейстер также утверждал в пользу пептидных связей, основанных на реакции биурета, наблюдаемой со всеми белками, но никогда со свободными аминокислотами. Поскольку биурет имеет формулу NH 2 -CO-NH-CO-NH 2 , это предполагало наличие аналогичных пептидных связей в белках.
