윌리엄 하워드 스타인

1. 개요

윌리엄 하워드 스타인은 미국의 생화학자이다. 1911년 뉴욕에서 태어나 1938년 컬럼비아 대학교에서 박사 학위를 취득하고 록펠러 연구소(현 록펠러 대학교)에서 교수로 재직했다. 리보뉴클레이스 활성 센터의 화학 구조와 촉매 활동 간의 연관성을 연구한 공로로 크리스천 B. 앤핀선, 스탠퍼드 무어와 함께 1972년 노벨 화학상을 수상했다. 1969년 길랭-바레 증후군으로 사지마비가 되었지만 연구를 지속했으며, 1980년 뉴욕에서 사망했다. 스타인은 아미노산 분석 및 단백질 서열 결정 분야에서 중요한 업적을 남겼으며, 크로마토그래피 기술 개발에도 기여했다. 그는 미국 화학 학회, 미국 국립 과학원 등 여러 과학 단체의 회원이었다.

2. 생애

뉴욕에서 태어나 필립스 엑서터 아카데미와 하버드 대학교를 거쳐 컬럼비아 대학교에서 박사 학위를 받았다. 이후 록펠러 연구소(현 록펠러 대학교)에서 교수로 재직하며 연구 활동을 이어갔다. 그는 리보뉴클레이스의 활성 센터 화학 구조와 촉매 활동 사이의 연관성을 밝히는 연구에 기여했으며, 이 공로를 인정받아 1972년 크리스천 B. 앤핀선, 스탠퍼드 무어와 함께 노벨 화학상을 공동 수상했다.

2.1. 어린 시절과 교육

윌리엄 H. 스타인은 1911년 6월 25일 뉴욕의 유대인 가정에서 태어났다. 아버지 프레드 M. 스타인은 사업가였으나 지역 보건 단체 지원을 위해 일찍 은퇴했고, 어머니 비아트리스 보그 스타인은 방과 후 활동 개발에 힘쓴 아동 권리 옹호가였다. 사회 복지에 대한 부모의 신념은 스타인이 어릴 때부터 생명 과학에 관심을 갖도록 영향을 주었다. 그는 컬럼비아 대학교 교원대학이 후원하는 링컨 학교에 다니며 현장 학습과 과학 프로젝트를 통해 자연 과학을 접했다. 16세에 고등 교육 준비를 위해 뉴잉글랜드의 필립스 엑서터 아카데미로 옮겨 1929년에 졸업했다. 이후 1933년 하버드 대학교를 졸업하고, 컬럼비아 대학교 대학원에 진학하여 1938년 의과대학원에서 박사 학위를 취득했다.

1936년 컬럼비아 대학교 대학원 재학 중 피비 혹스테이터와 결혼하여 윌리엄 H. 스타인 주니어, 데이비드 F. 스타인, 로버트 J. 스타인 세 아들을 두었다. 스타인은 평생 가족과 함께 뉴욕주에서 살았으며, 주로 맨해튼에서 거주했고 한때 뉴욕주 스카스데일에서도 살았다.

2.2. 학문 경력

뉴욕에서 태어나 1929년 필립스 엑서터 아카데미를 졸업했다. 같은 해 하버드 대학교에 입학하여 화학을 전공했고, 1933년에 졸업했다. 하버드에서 1년간 대학원 과정을 이수한 후, 1934년 생화학을 전공하기 위해 컬럼비아 대학교 의과대학 생물화학과로 편입했다. 당시 학과장이었던 한스 태처 클라크는 재능 있는 젊은 생화학자들을 적극적으로 영입하고 있었는데, 스타인도 그중 한 명이었다.

컬럼비아 대학교에서는 막스 베르그만의 지도를 받았다. 베르그만은 1934년 나치 독일 정권을 피해 미국으로 망명한 유대계 독일인 생화학자로, 당시 록펠러 의학 연구소에 재직 중이었다. 베르그만은 스타인에게 트리옥살라토크롬산 칼륨과 로다닐산 암모늄 침전제를 소개했고, 스타인은 이를 이용해 박사 연구 주제인 엘라스틴의 아미노산 조성을 분석하기 위해 글리신과 프롤린을 분리하는 데 성공했다. 1937년 엘라스틴의 아미노산 조성에 관한 논문을 완성하고, 이듬해인 1938년 컬럼비아 대학교에서 박사 학위를 취득했다.

박사 학위 취득 후 록펠러 의학 연구소(현 록펠러 대학교)에서 베르그만 밑에서 연구원으로 경력을 시작했으며, 이후 이 연구소의 교수가 되었다. 그는 리보뉴클레이스 활성 센터의 화학 구조와 촉매 활동 간의 연관성을 연구한 공로로 크리스천 B. 앤핀선, 스탠퍼드 무어와 함께 1972년에 노벨 화학상을 수상했다.

2.3. 후기 생애와 죽음

윌리엄 H. 스타인은 아내와 함께 전 세계를 여행했으며, 과학 경력 동안 뉴욕 자택에 많은 저명한 과학자들을 초대했다. 그는 록펠러 연구소에서 장기간 교수로 재직했으며, 1961년에는 시카고 대학교 객원 교수, 1964년에는 하버드 대학교 객원 교수를 역임했다. 스타인은 또한 세인트루이스 워싱턴 대학교와 해버퍼드 칼리지에서 강연했다.

1969년, 스타인은 코펜하겐에서 열린 심포지엄 중 며칠 전 열이 발생한 후, 갑작스러운 마비 증상을 겪었고, 이는 길랭-바레 증후군으로 진단되었다. 평생 사지마비로 지냈음에도 불구하고, 스타인의 동료들은 그의 정신과 유머 감각이 변함없이 지속되었다고 전했다. 그는 록펠러 연구소에서 젊은 동료들과 RNase 연구에 대한 작업을 지도하는 역할을 계속했다. 스타인은 68세의 나이에 예기치 않은 심부전으로 1980년 2월 2일 뉴욕에서 사망했다.

3. 과학적 경력

컬럼비아 대학교에서 박사 학위를 취득한 후 뉴욕의 록펠러 연구소(현 록펠러 대학교)에서 교수로 재직하며 연구 경력을 쌓았다. 그는 스탠퍼드 무어와 장기간 협력하며 단백질과 아미노산 연구 분야에서 중요한 업적을 남겼다. 특히 리보뉴클레이스의 화학 구조와 촉매 활성 간의 관계를 밝히는 연구에 기여했으며, 이 공로로 1972년 크리스천 B. 앤핀선, 스탠퍼드 무어와 함께 노벨 화학상을 수상했다. 그의 연구는 생화학 분야, 특히 단백질 화학 발전에 중요한 기여를 했다.

3.1. 초기 연구

뉴욕에서 태어나 1929년 필립스 엑서터 아카데미를 졸업하고 1933년에 하버드 대학교를 졸업했다. 1938년에 컬럼비아 대학교 의과대학원에서 박사학위를 취득했다. 정규 교육을 마친 후, 스타인은 록펠러 연구소에서 베르그만의 연구원으로 합류하여 중요한 연구들을 수행했다. 스탠퍼드 무어는 1939년 베르그만의 연구실에 합류하여 스타인과 함께 아미노산에 대한 연구를 시작했다. 무어는 "우리 협력 초기에 스타인과 나는 평생 지속될 협력 시스템을 구축했다."라고 회고했다. 이 분야에서의 그들의 연구는 제2차 세계 대전의 발발로 인해 중단되었고, 그들은 전쟁 지원을 위해 잠시 헤어졌다. 스타인은 베르그만과 함께 머물면서 수포 작용제가 인체에 미치는 분자 수준의 영향을 연구했다. 그러나 1944년 베르그만이 사망한 후, 록펠러 연구소 소장인 허버트 S. 개서로부터 베르그만의 아미노산 연구를 계속할 기회를 얻어 다시 협력하기 시작했다.

3.2. 크로마토그래피

스타인과 무어는 고정상으로 감자 전분을 사용하여 컬럼 크로마토그래피로 아미노산을 정량하고 분리하는 방법을 개발했다. 원래 수동으로 수집하던 분획은 새로 개발한 자동 분획 수집기에 모였고, 각 아미노산의 양은 조정된 닌히드린을 사용한 색 반응으로 결정되었다. 전분 컬럼을 이용한 분석은 단백질 하나당 2주가 걸렸기 때문에, 그들은 분석 시간을 줄이기 위해 이온 크로마토그래피와 같은 다른 분리 방법을 시험하기 시작했다. 이온 교환 크로마토그래피는 초기 실험에서 분석 시간을 5일로 단축시켰다. 결국 스타인과 무어는 대릴 스팩맨의 도움을 받아 이 과정을 더욱 단축하여 최초의 자동 아미노산 분석기를 개발했다. 이 자동 아미노산 분석기는 단백질 서열에 대한 잘 알려진 연구와 더불어, 스타인이 수행한 인간 소변 및 혈장 내 아미노산 연구에도 활용되었다.

3.3. 단백질 서열 결정

아미노산 분석 시간을 개선한 성공을 바탕으로, 스타인과 무어는 1950년대 초부터 단백질 분자 전체, 특히 소 리보뉴클레아제의 구조를 밝히는 연구를 시작했다. 그들은 1960년까지 리보뉴클레아제의 전체 아미노산 서열을 결정하는 데 성공했다. 이 연구 결과는 결정화된 리보뉴클레아제의 X선 분석 결과와 함께 효소의 활성 부위를 결정하는 데 중요한 기여를 했다. 스타인은 무어, 크리스찬 B. 안핀센과 함께 리보뉴클레아제 연구와 "리보뉴클레아제 분자의 화학 구조와 촉매 활성 간의 연관성을 이해하는 데 기여한 공로"를 인정받아 1972년 노벨 화학상을 공동 수상했다.

4. 수상 경력 및 영예

리보뉴클레이스의 활성 센터 화학 구조와 촉매 활동 사이의 연관성을 밝힌 공로를 인정받아, 1972년에 크리스천 B. 앤핀선, 스탠퍼드 무어와 함께 노벨 화학상을 공동 수상했다.

4.1. 수상 경력

윌리엄 하워드 스타인은 생화학 분야에 기여한 공로를 인정받아 다음과 같은 상을 받았다.

4.2. 영예

윌리엄 하워드 스타인은 컬럼비아 대학교와 예시바 대학교 앨버트 아인슈타인 의과대학에서 다음과 같은 수많은 명예를 받았다.
* 컬럼비아 대학교 명예 과학 박사(D.Sc. honoris causa) (1973)
* 예시바 대학교 앨버트 아인슈타인 의과대학 명예 과학 박사(D.Sc. honoris causa) (1973)
* 컬럼비아 대학교 대학원 교수진 및 동문 협회 공로 훈장 (1973)

4.3. 과학 학회

윌리엄 H. 스타인은 다음과 같은 여러 과학 학회의 회원이었다.