Η ζωή του Har Gobind Khorana: Πρωτοπόρος νουκλεϊκών οξέων

Ο Har Gobind Khorana (9 Ιανουαρίου 1922 - 9 Νοεμβρίου 2011) κατέδειξε το ρόλο του νουκλεοτίδια στη σύνθεση πρωτεϊνών. Μοιράστηκε το βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής του 1968 με τους Μάρσαλ Νιρένμπεργκ και Ρόμπερτ Χόλιγουντ. Πιστεύεται επίσης ότι είναι ο πρώτος ερευνητής που παράγει το πρώτο πλήρες συνθετικό υλικό γονίδιο.

Γρήγορα γεγονότα: Har Gobind Khorana

Ο Har Gobind Khorana γεννήθηκε πιθανότατα στους Krišna Devi και Ganpat Rai Khorana στις 9 Ιανουαρίου 1922. Ενώ αυτή είναι η επίσημα καταγεγραμμένη ημερομηνία γέννησής του, υπάρχει κάποια αβεβαιότητα ως προς το αν ή όχι ήταν η ακριβής ημερομηνία γέννησής του. Είχε τέσσερα αδέλφια και ήταν το νεότερο από τα πέντε παιδιά.

Ο πατέρας του ήταν φορολογικός υπάλληλος. Ενώ η οικογένεια ήταν φτωχή, οι γονείς του συνειδητοποίησαν την αξία του εκπαιδευτικού επιπέδου και ο Ganpat Rai Khorana εξασφάλισε ότι η οικογένειά του ήταν γραφειοκρατία. Με κάποιους λογαριασμούς, ήταν η μόνη γραπτή οικογένεια στην περιοχή. Ο Κοράνα παρακολούθησε το D.A.V. (1943) και μεταπτυχιακό (1945). Στο Πανεπιστήμιο του Πανεπιστημίου του Πανεπιστημίου του Πανεπιστημίου του Πανεπιστημίου, Διακρίθηκε και στις δύο περιπτώσεις και αποφοίτησε με διακρίσεις για κάθε πτυχίο.

Στη συνέχεια του απονεμήθηκε υποτροφία από την κυβέρνηση της Ινδίας. Χρησιμοποίησε την υποτροφία για να κερδίσει το διδακτορικό του το 1948 από το Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ στην Αγγλία. Μετά την απόκτηση του πτυχίου του εργάστηκε σε μεταδιδακτορική θέση στην Ελβετία υπό την κηδεμονία του Vladimir Prelog. Το Prelog θα επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό την Khorana. Ολοκλήρωσε επίσης μεταδιδακτορική εργασία στο Πανεπιστήμιο Cambridge της Αγγλίας. Σπούδασε και τα δύο νουκλεϊκά οξέα και πρωτεΐνες ενώ στο Cambridge.

Κατά τη διάρκεια του χρόνου του στην Ελβετία συναντήθηκε και παντρεύτηκε την Εσθήρ Ελισάβετ Σίλλερ το 1952. Η ένωσή τους παρήγαγε τρία παιδιά, τη Τζούλια Ελίζαμπεθ, την Έμιλυ Άννα και τον Ντέιβ Ρόι.

Το 1952, ο Khorana μετακόμισε στο Βανκούβερ, Καναδάς, όπου ανέλαβε εργασία στο Συμβούλιο Έρευνας της British Columbia. Οι εγκαταστάσεις δεν ήταν εκτεταμένες, αλλά οι ερευνητές είχαν την ελευθερία να επιδιώκουν τα συμφέροντά τους. Κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου εργάστηκε σε έρευνα που περιελάμβανε τόσο νουκλεϊκά οξέα όσο και φωσφορικά εστέρες.

Το 1960, ο Khorana δέχτηκε θέση στο Ινστιτούτο Έρευνας Ενζύμων στο Πανεπιστήμιο του Wisconsin, όπου ήταν και ο συν-διευθυντής. Έγινε ο Conrad A. Elvehjem Καθηγητής των Επιστημών Ζωής στο Πανεπιστήμιο του Wisconsin το 1964.

Ο Χοράνα έγινε Αμερικανός πολίτης το 1966. Το 1970, έγινε ο Alfred P. Sloan Καθηγητής Βιολογίας και Χημείας στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT), στο Cambridge της Μασαχουσέτης. Το 1974 έγινε ο Andrew D. Λευκός καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Cornell στην Ιθάκη, Νέα Υόρκη.

Η ελευθερία που ξεκίνησε στον Καναδά στο Συμβούλιο Έρευνας της Βρετανικής Κολούμπια κατά τη δεκαετία του 1950 ήταν καθοριστική για τις μεταγενέστερες ανακαλύψεις του Khorana σχετικά με νουκλεϊκά οξέα. Μαζί με άλλους βοήθησε να εξηγήσει το ρόλο των νουκλεοτιδίων στην κατασκευή πρωτεϊνών.

Το θεμελιώδες δομικό στοιχείο του DNA είναι το νουκλεοτίδιο. Τα νουκλεοτίδια στο DNA περιέχουν τέσσερα διαφορετικά αζωτούχων βάσεων: θυμίνη, κυτοσίνη, αδενίνη και γουανίνη. Η κυτοσίνη και η θυμίνη είναι πυριμιδίνες ενώ η αδενίνη και η γουανίνη είναι πουρίνες. Το RNA είναι παρόμοιο αλλά χρησιμοποιείται ουρακίλη αντί για θυμίνη. Οι επιστήμονες το κατάλαβαν DNA και RNA εμπλέκονταν στη συναρμολόγηση αμινοξέων σε πρωτεΐνες, αλλά οι ακριβείς διαδικασίες με τις οποίες όλοι εργάστηκαν δεν ήταν ακόμη γνωστές.

Ο Nirenberg και ο Matthaei δημιούργησαν ένα συνθετικό RNA που πάντα προσέφερε το αμινοξέων φαινυλαλανίνης σε έναν συνδεδεμένο κλώνο αμινοξέων. Εάν συνένωναν RNA με τρία ουρακίλια μαζί, τα παραγόμενα αμινοξέα ήταν πάντα μόνο φαινυλαλανίνη. Είχαν ανακαλύψει την πρώτη τριάδα κωδικόνιο.

Μέχρι αυτή την περίοδο, ο Khorana ήταν ειδικός στη σύνθεση πολυνουκλεοτιδίων. Η ερευνητική του ομάδα επωφελήθηκε από την εμπειρία του για να δείξει ποιοι συνδυασμοί νουκλεοτιδίων σχηματίζουν τα οποία αμινοξέα. Αποδείκνυαν ότι ο γενετικός κώδικας διαβιβάζεται πάντα σε ένα σύνολο τριών κωδικώνων. Σημείωσαν επίσης ότι ορισμένα κωδικόνια λένε στο κύτταρο να αρχίσουν να παράγουν πρωτεΐνη, ενώ άλλοι το λένε να σταματήσουν να παράγουν πρωτεΐνη.

Το έργο τους εξήγησε μια σειρά πτυχών του πώς το γενετικός κώδικας έργα. Εκτός από την παρουσίαση ότι τρία νουκλεοτίδια καθόρισαν ένα αμινοξύ, η εργασία τους έδειξε σε ποια κατεύθυνση το mRNA διαβάστηκε, ότι τα συγκεκριμένα τα κωδικόνια δεν αλληλεπικαλύπτονται και ότι το RNA ήταν ο «ενδιάμεσος» μεταξύ της γενετικής πληροφορίας στο DNA και της αλληλουχίας αμινοξέων σε συγκεκριμένα πρωτεΐνες.

Αυτή ήταν η βάση του έργου για τον οποίο ο Khorana, μαζί με τους Marshall Nirenberg και Robert Holley, απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής του 1968.

Στη δεκαετία του '70, το εργαστήριο της Khorana ολοκλήρωσε την τεχνητή σύνθεση ενός γονιδίου ζύμης. Ήταν η πρώτη τεχνητή σύνθεση ενός πλήρους γονιδίου. Πολλοί χαρακτήρισαν αυτή τη σύνθεση ως σημαντική σφραγίδα στον τομέα της μοριακής βιολογίας. Αυτή η τεχνητή σύνθεση άνοιξε το δρόμο για πιο προηγμένες μεθόδους που θα ακολουθούσαν.

Ο Khorana έλαβε μεγάλο αριθμό βραβείων κατά τη διάρκεια της ζωής του. Το πρώτο ήταν το προαναφερθέν Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής το 1968. Του απονεμήθηκε επίσης το Εθνικό Μετάλλιο της Επιστήμης, το Medal of Honor του Ellis Island και το Βραβείο Ίδρυμα Lasker για τη Βασική Ιατρική Έρευνα. Του απονεμήθηκε το βραβείο Merck και το βραβείο Αμερικανικής Χημικής Εταιρείας για την Εργασία στην Οργανική Χημεία.

Έλαβε διάφορα επίτιμα πτυχία από πανεπιστήμια στην Ινδία, την Αγγλία, τον Καναδά, καθώς και στις Ηνωμένες Πολιτείες. Κατά τη διάρκεια της καριέρας του, συγγραφέας ή συν-συγγραφέας πάνω από 500 δημοσιεύσεις / άρθρα σε διάφορα επιστημονικά περιοδικά.

Ο Har Gobind Khorana πέθανε από φυσικές αιτίες στο Concord της Μασαχουσέτης στις 9 Νοεμβρίου 2011. Ήταν 89 ετών. Η σύζυγός του, η Εσθήρ και μία από τις κόρες του, η Έμιλι Άν, τον προηγήθηκαν με το θάνατο.

• "Το βραβείο Νόμπελ στη Φυσιολογία ή την Ιατρική 1968." NobelPrize.org, www.nobelprize.org/prizes/medicine/1968/khorana/biographical/.
• Britannica, Οι συντάκτες της εγκυκλοπαίδειας. "Har Gobind Khorana." Εγκυκλοπαίδεια Britannica, Encyclopaedia Britannica, Inc., 12 Δεκεμβρίου. 2017, www.britannica.com/biography/Har-Gobind-Khorana.