Har Gobind Khorana (9 de enero de 1922 - 9 de noviembre de 2011) fue un bioquímico indio-estadounidense . [1] Mientras estaba en la facultad de la Universidad de Wisconsin-Madison , compartió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1968 con Marshall W. Nirenberg y Robert W. Holley por una investigación que mostró el orden de los nucleótidos en los ácidos nucleicos , que llevan el código genético de la célula y controla la síntesis de proteínas de la célula. Khorana y Nirenberg también recibieron el premio Louisa Gross Horwitz de la Universidad de Columbia ese mismo año. [2] [3]
Nacido en la India británica , Khorana trabajó en las facultades de tres universidades de América del Norte . Se naturalizó como ciudadano de los Estados Unidos en 1966, [4] y recibió la Medalla Nacional de Ciencias en 1987. [5]
Har Gobind Khorana nació de Ganpat Rai Khorana y Krishna Devi, en Raipur , un pueblo en Multan , Punjab , India británica, en una familia punjabí hindú Khatri . [6] La fecha exacta de su nacimiento no es segura, pero se cree que podría haber sido el 9 de enero de 1922; [7] esta fecha se mostró posteriormente en algunos documentos y ha sido ampliamente aceptada. [8] Era el menor de cinco hermanos. Su padre era un patwari , un empleado de impuestos agrícolas de una aldea en el gobierno de la India británica. En su autobiografía, Khorana escribió este resumen: "Aunque pobre, mi padre se dedicaba a educar a sus hijos y éramos prácticamente la única familia alfabetizada en el pueblo habitado por unas 100 personas". [9] Los primeros cuatro años de su educación los impartió bajo un árbol, un lugar que era, de hecho, la única escuela del pueblo. [6] Ni siquiera tuvo un lápiz hasta los 6 años. [10]
Asistió a la escuela secundaria DAV ( Dayanand Anglo-Vedic ) en Multan y al Government College , en Lahore . [6] Posteriormente, estudió en la Universidad de Punjab en Lahore , con la ayuda de becas, donde obtuvo una licenciatura en 1943 [9] y una Maestría en Ciencias en 1945. [1] [11]
Khorana vivió en la India británica hasta 1945, cuando se mudó a Inglaterra para estudiar química orgánica en la Universidad de Liverpool con una beca del Gobierno de la India. Recibió su doctorado en 1948 asesorado por Roger JS Beer. [12] [13] [14] [9] Al año siguiente, realizó estudios postdoctorales con el profesor Vladimir Prelog en ETH Zurich en Suiza . [9] Trabajó durante casi un año en química de alcaloides en un puesto no remunerado. [6] [14]
Su familia se mudó a Delhi desde Multan como refugiados durante la partición de la India y Khorana nunca volvió a visitar su lugar de nacimiento después de eso. [15] Durante un breve período en 1949, no pudo encontrar trabajo en Delhi. [6] Regresó a Inglaterra con una beca para trabajar con George Wallace Kenner y Alexander R. Todd en péptidos y nucleótidos. [14] Permaneció en Cambridge desde 1950 hasta 1952.
Se mudó a Vancouver, Columbia Británica , con su familia en 1952 después de aceptar un puesto en el Consejo de Investigación de la Columbia Británica en la Universidad de Columbia Británica . [9] [16] Khorana estaba entusiasmado con la perspectiva de iniciar su propio laboratorio, recordó más tarde un colega. [6] Su mentor dijo más tarde que el consejo tenía pocas instalaciones en ese momento pero le dio al investigador "toda la libertad del mundo". [17] Su trabajo en Columbia Británica fue sobre "ácidos nucleicos y síntesis de muchas biomoléculas importantes" según la Sociedad Química Estadounidense . [12]
En 1960, Khorana aceptó un puesto como codirector del Instituto de Investigación Enzimática de la Universidad de Wisconsin-Madison [12] [18] Se convirtió en profesor de bioquímica en 1962 y fue nombrado Profesor Conrad A. Elvehjem de Ciencias de la Vida en 1964. [19] Mientras estaba en Wisconsin, "ayudó a descifrar los mecanismos mediante los cuales el ARN codifica la síntesis de proteínas" y "comenzó a trabajar en la síntesis de genes funcionales" . [12] Durante su estancia en esta universidad, completó el trabajo que le llevó a compartir el Premio Nobel en 1968. El sitio web del Nobel afirma que fue "por su interpretación del código genético y su función en la síntesis de proteínas". El papel de Har Gobind Khorana se expresa de la siguiente manera: "hizo importantes contribuciones a este campo construyendo diferentes cadenas de ARN con la ayuda de enzimas. Usando estas enzimas, pudo producir proteínas. Las secuencias de aminoácidos de estas proteínas luego resolvieron el resto". del rompecabezas." [20]
Se convirtió en ciudadano estadounidense en 1966. [21] A partir de 1970, Khorana fue profesor Alfred P. Sloan de biología y química en el Instituto de Tecnología de Massachusetts [22] [9] [23] y más tarde, miembro de la Junta. de Gobernadores Científicos del Instituto de Investigación Scripps . Se retiró del MIT en 2007. [21]
Har Gobind Khorana se casó con Esther Elizabeth Sibler en 1952. Se conocieron en Suiza y tuvieron tres hijos, Julia Elizabeth, Emily Anne y Dave Roy.
El ácido ribonucleico (ARN) con dos unidades repetidas (UCUCUCU → UCU CUC UCU) produjo dos aminoácidos alternos . Esto, combinado con el experimento de Nirenberg y Leder , demostró que la UCU codifica genéticamente la serina y la CUC la leucina . Los ARN con tres unidades repetitivas (UACUACUA → UAC UAC UAC, o ACU ACU ACU, o CUA CUA CUA) produjeron tres cadenas diferentes de aminoácidos. Los ARN con cuatro unidades repetidas, incluidas UAG, UAA o UGA, produjeron solo dipéptidos y tripéptidos , lo que revela que UAG, UAA y UGA son codones de terminación . [24]
Su conferencia Nobel se pronunció el 12 de diciembre de 1968. [24] Khorana fue el primer científico en sintetizar químicamente oligonucleótidos . [25] Este logro, en la década de 1970, fue también el primer gen sintético del mundo; en años posteriores, el proceso se ha generalizado. [22] Los científicos posteriores se refirieron a su investigación mientras avanzaban en la edición del genoma con el sistema CRISPR/Cas9. [21]
Después de años de trabajo, fue el primero en el mundo en completar la síntesis total de un gen funcional fuera de un organismo vivo en 1972. [10] Lo hizo extendiendo lo anterior a polímeros largos de ADN utilizando química no acuosa y ensambló estos en el primer gen sintético, utilizando enzimas polimerasa y ligasa que unen fragmentos de ADN, [25] así como métodos que anticiparon la invención de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). [26] Estas piezas de genes artificiales diseñadas a medida se utilizan ampliamente en laboratorios de biología para secuenciar, clonar y diseñar nuevas plantas y animales, y son parte integral del uso cada vez mayor del análisis de ADN para comprender las enfermedades humanas basadas en genes, así como la evolución humana. . Los inventos de Khorana se han automatizado y comercializado de modo que ahora cualquiera puede pedir un oligonucleótido sintético o un gen a cualquiera de varias empresas. Basta con enviar la secuencia genética a una de las empresas para recibir un oligonucleótido con la secuencia deseada.
Después de mediados de la década de 1970, su laboratorio estudió la bioquímica de la bacteriorrodopsina , una proteína de membrana que convierte la energía luminosa en energía química creando un gradiente de protones. [27] Más tarde, su laboratorio pasó a estudiar el pigmento visual estructuralmente relacionado conocido como rodopsina . [28]
Un antiguo colega de la Universidad de Wisconsin proporcionó un resumen de su trabajo: "Khorana fue uno de los primeros practicantes, y quizás un padre fundador, del campo de la biología química. Aprovechó el poder de la síntesis química para descifrar el código genético. código, basándose en diferentes combinaciones de trinucleótidos". [12] [1]
Además de compartir el premio Nobel , [11] Khorana fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos en 1966, [29] miembro de la Academia Americana de Artes y Ciencias en 1967, [30] miembro de la American Philosophical Society en 1973, [31] y miembro extranjero de la Royal Society (ForMemRS) en 1978 . [32] El gobierno indio otorgó a Khorana el Padma Vibhushan en 1969. [33]
En 2009, Khorana fue organizada por el Programa Khorana y honrada en el 33º Simposio Steenbock en Madison, Wisconsin . [18]
Otros honores incluyeron el Premio Louisa Gross Horwitz de la Universidad de Columbia y el Premio de la Fundación Lasker para la Investigación Médica Básica, ambos en 1969, el Premio Placa Dorada de la Academia Estadounidense de Logros en 1971, [34] la Medalla Willard Gibbs de la sección de Chicago de la American Chemical Society, en 1974, el Premio Anual de la Fundación Gairdner, en 1980 y el Premio Internacional Paul Kayser al Mérito en la Investigación de la Retina, en 1987. [9]
El 9 de enero de 2018, un Doodle de Google celebró los logros [35] de Har Gobind Khorana en el que habría sido su 96 cumpleaños. [36] [37]
El "Programa Khorana" del Departamento de Biotecnología del Gobierno de la India , el Programa de Intercambio de Ciencia y Tecnología de la Universidad de Wisconsin-Madison, Wisconsin-India (WINStep Forward/WSF) y el Foro de Ciencia y Tecnología Indo-EE.UU. es una beca instituida en su nombre. , desde 2007 ofrece a estudiantes indios oportunidades de investigación en determinadas universidades estadounidenses. [38] La misión del Programa Khorana es construir una comunidad integrada de científicos, industriales y emprendedores sociales en los Estados Unidos y la India. El programa se centra en tres objetivos: [39] Proporcionar a los estudiantes universitarios y de posgrado una experiencia de investigación transformadora, involucrar a socios en el desarrollo rural y la seguridad alimentaria, y facilitar asociaciones público-privadas entre los EE. UU. y la India. WINStep Forward adoptó responsabilidades administrativas para el programa Khorana en 2007. [40] WINStep Forward fue creado conjuntamente por los Dres. Aseem Ansari y Ken Shapiro de la Universidad de Wisconsin-Madison. WINStep Forward también administra los programas SN Bose , competitivos a nivel nacional , para estudiantes indios y estadounidenses, respectivamente, para promover la investigación fundamental y aplicada no solo en biotecnología sino en general en todos los campos STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas), incluidos la medicina y la farmacia. , agricultura, vida silvestre y cambio climático.
Khorana murió el 9 de noviembre de 2011, en Concord, Massachusetts , a la edad de 89 años. Su esposa, Esther, y su hija, Emily Anne, habían muerto antes, [12] pero a Khorana le sobrevivieron sus otros dos hijos. [7] Julia Elizabeth escribió más tarde sobre el trabajo de su padre como profesor: "Incluso mientras hacía toda esta investigación, él siempre estuvo realmente interesado en la educación, en los estudiantes y los jóvenes". [9]
La familia tuvo que abandonar Multan, su hogar durante siglos, como lo había sido para otros hindúes, sikhs y musulmanes. Gracias en parte a la ayuda de amigos musulmanes, toda la familia sobrevivió al cruzar como refugiados a Delhi a finales de 1947. Lamentablemente, Gobind nunca volvió a ver su tierra natal y sus campos de caña de azúcar favoritos: una tragedia menor pero real en medio de la tragedia del 12. millones de desposeídos y un millón o más de asesinados en ambos bandos.