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 la investigación que mostró el orden de los nucleótidos en los ácidos nucleicos , que llevan el código genético de la célula y controlan la síntesis de proteínas de la célula. Khorana y Nirenberg también recibieron el Premio Louisa Gross Horwitz de la Universidad de Columbia en el mismo año. [2] [3]
Nacido en la India británica , Khorana formó parte del cuerpo docente de tres universidades de Norteamérica . Se convirtió en ciudadano naturalizado 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 hindú punjabi Khatri . [6] La fecha exacta de su nacimiento no es segura, pero él creía que podría haber sido el 9 de enero de 1922; [7] esta fecha se mostró más tarde en algunos documentos y ha sido ampliamente aceptada. [8] Era el más joven de cinco hijos. Su padre era un patwari , un empleado de impuestos agrícolas del pueblo en el gobierno de la India británica. En su autobiografía, Khorana escribió este resumen: "Aunque pobre, mi padre se dedicó 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 se impartieron bajo un árbol, un lugar que era, en efecto, 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] Más tarde, 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 trasladó a Inglaterra para estudiar química orgánica en la Universidad de Liverpool con una beca del Gobierno de la India. Recibió su doctorado en 1948 bajo la supervisión de Roger JS Beer. [12] [13] [14] [9] Al año siguiente, realizó estudios postdoctorales con el profesor Vladimir Prelog en la ETH de Zúrich , 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 más 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] Se quedó 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 Columbia Británica en la Universidad de Columbia Británica . [9] [16] Khorana estaba entusiasmado con la perspectiva de comenzar 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 por los cuales el ARN codifica la síntesis de proteínas" y "comenzó a trabajar en la síntesis de genes funcionales". [12] Durante su permanencia en esta universidad, completó el trabajo que lo 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 establece de la siguiente manera: "hizo importantes contribuciones a este campo al construir 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 Tecnológico 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 alternados . Esto, combinado con el experimento de Nirenberg y Leder , mostró que UCU codifica genéticamente para serina y CUC codifica para leucina . Los ARN con tres unidades repetidas (UACUACUA → UAC UAC UAC, o ACU ACU ACU, o CUA CUA CUA) produjeron tres cadenas diferentes de aminoácidos. Los ARN con cuatro unidades repetidas, incluyendo UAG, UAA o UGA, produjeron solo dipéptidos y tripéptidos, revelando así que UAG, UAA y UGA son codones de terminación . [24]
Su discurso 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, también fue el primer gen sintético del mundo; en años posteriores, el proceso se ha generalizado. [22] Científicos posteriores hicieron referencia 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 de ADN largos utilizando química no acuosa y ensamblándolos 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 en expansión del análisis de ADN para comprender las enfermedades humanas basadas en genes, así como la evolución humana. Las invenciones de Khorana se han automatizado y comercializado de modo que ahora cualquiera puede solicitar un oligonucleótido sintético o un gen a cualquiera de varias empresas. Uno solo necesita enviar la secuencia genética a una de las empresas para recibir un oligonucleótido con la secuencia deseada.
A mediados de la década de 1970, su laboratorio estudió la bioquímica de la bacteriorodopsina , una proteína de membrana que convierte la energía de la luz 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 ex colega de la Universidad de Wisconsin nos ofrece un resumen de su trabajo: "Khorana fue uno de los primeros en dedicarse a la biología química y quizás uno de los padres fundadores de la misma. Aplicó el poder de la síntesis química a la tarea de descifrar el código genético, 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 Estadounidense de Artes y Ciencias en 1967, [30] miembro de la Sociedad Filosófica Estadounidense en 1973, [31] y Miembro Extranjero de la Royal Society (ForMemRS) en 1978. [ 32] El gobierno indio le otorgó a Khorana el Padma Vibhushan en 1969. [33]
En 2009, Khorana fue presentado por el Programa Khorana y homenajeado 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 Investigación Médica Básica, ambos en 1969, el Premio Golden Plate de la Academia Americana de Logros en 1971, [34] la Medalla Willard Gibbs de la sección de Chicago de la Sociedad Química Americana, en 1974, el Premio Anual de la Fundación Gairdner, en 1980 y el Premio Internacional Paul Kayser al Mérito en 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 lo que habría sido su 96.° cumpleaños. [36] [37]
El "Programa Khorana" del Departamento de Biotecnología del Gobierno de la India , la Universidad de Wisconsin-Madison, el Programa de Intercambio de Ciencia y Tecnología Wisconsin-India (WINStep Forward/WSF) y el Foro Indo-EE.UU. de Ciencia y Tecnología es una beca instituida en su nombre, que desde 2007 ofrece a los 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 de grado y posgrado una experiencia de investigación transformadora, involucrar a los socios en el desarrollo rural y la seguridad alimentaria, y facilitar las 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 en 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), incluida la medicina, la farmacia, la agricultura, la vida silvestre y el 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, 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, sijs y musulmanes. Gracias en parte a la ayuda de amigos musulmanes, toda la familia logró sobrevivir al cruzar como refugiados a Delhi a fines de 1947. Lamentablemente, Gobind nunca volvería a ver su tierra natal ni sus campos de caña de azúcar favoritos, una tragedia menor pero real en medio de la tragedia de 12 millones de desposeídos y un millón o más de asesinados en ambos lados.