मद्रासच्या जी. एन. रामचंद्रन यांनी १९५४ मध्ये कोलॅजनचे त्रिगुणी वलय मांडले आणि १९६३ मध्ये त्या आलेखाचे सहलेखन केले, जो क्रिस्टलोग्राफर आजही प्रथिनांच्या संरचना तपासण्यासाठी वापरतात

७ ऑगस्ट १९५४ रोजी नेचर नियतकालिकाने मद्रास विद्यापीठाच्या भौतिकशास्त्र विभागाचे दोन पानी पत्र छापले. जी. एन. रामचंद्रन आणि गोपीनाथ कर्था यांनी मांडले की बहुतेक प्राण्यांतील सर्व प्रथिनांपैकी सुमारे एक चतुर्थांश असलेले कोलॅजन तीन वलयाकार साखळ्या शेजारी शेजारी रचून बनलेले आहे. नऊ वर्षांनी, जुलै १९६३ मध्ये, रामचंद्रन, सी. रामकृष्णन आणि व्ही. ससिसेखरन यांनी प्रथिन साखळी आपले अणू एकमेकांवर आदळू न देता कोणते पाठीच्या कण्याचे कोन घेऊ शकते त्याचा आलेख प्रसिद्ध केला. त्याला आता रामचंद्रन आलेख म्हणतात, आणि क्रिस्टलोग्राफर त्यांनी सोडवलेल्या प्रथिन संरचना तपासण्यासाठी तो आजही वापरतात.

दोन्ही कामे मद्रास (आताचे चेन्नई) येथे झाली. आलेख १९६० ते १९६२ दरम्यान टेबलावरील विद्युत गणनयंत्रावर मोजला गेला, कारण प्रयोगशाळेत संगणक नव्हता.

केंब्रिजची डॉक्टरेट असलेले एर्नाकुलमचे भौतिकशास्त्रज्ञ

गोपालसमुद्रम नारायण रामचंद्रन यांचा जन्म ८ ऑक्टोबर १९२२ रोजी एर्नाकुलम येथे झाला. भौतिकशास्त्रातील ऑनर्स पदवीनंतर ते सी. व्ही. रमण यांच्यासोबत काम करण्यासाठी बंगळूरच्या भारतीय विज्ञान संस्थेत गेले, असे ॲक्टा क्रिस्टलोग्राफिकातील एन. यथींद्र यांच्या मृत्युलेखात म्हटले आहे. त्यांची संशोधनाद्वारे मास्टर पदवी मिश्र पदार्थांच्या प्रकाशशास्त्रावर होती, आणि त्यांची डीएससी मद्रास विद्यापीठाची. यथींद्र त्यांना क्ष-किरण टोपोग्राफ, म्हणजे स्फटिकांच्या पृष्ठभागावरील वैशिष्ट्यांचा अभ्यास करण्याची पद्धत, नोंदवणारे पहिले असेही श्रेय देतात.

१९४७ ते १९४९ दरम्यान ते १८५१ च्या प्रदर्शन शिष्यवृत्तीवर केंब्रिजच्या कॅव्हेंडिश प्रयोगशाळेत होते, जी तेव्हा लॉरेन्स ब्रॅग यांच्या प्रमुखत्वाखाली होती. तिथली त्यांची डॉक्टरेट, डब्ल्यू. ए. वूस्टर यांच्या मार्गदर्शनाखाली, स्फटिकांमधून क्ष-किरण पसरट पद्धतीने (डिफ्यूज) कसे विखुरतात आणि त्यातून त्यांच्या लवचिक स्थिरांकांबद्दल काय कळते यावर होती. १९५२ मध्ये, बंगळूरमध्ये सहायक प्राध्यापक म्हणून थोडा काळ घालवल्यानंतर, ते मद्रासमध्ये भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक आणि विभागप्रमुख झाले. यथींद्र लिहितात की इथेच त्यांनी जैविक रेणूंवर क्ष-किरण विवर्तन वापरण्याकडे लक्ष वळवले.

शार्क रे, उंदीर आणि कांगारूपासून कोलॅजन

त्यांची शेवटची पदवीधर विद्यार्थिनी मंजू बन्सल रेझोनन्समध्ये लिहितात की रामचंद्रन यांच्या गटाने १९५२ मध्ये कोलॅजन तंतूंची क्ष-किरण चित्रे नोंदवायला सुरुवात केली, मद्रासच्या भेटीदरम्यान क्रिस्टलोग्राफर जे. डी. बर्नाल यांच्या सूचनेवरून. १९५४ चे पत्र स्रोतांची नावे देते: शार्क रे, उंदराच्या शेपटीचा स्नायुबंध आणि कांगारूच्या शेपटीचा स्नायुबंध. आंतरराष्ट्रीय क्रिस्टलोग्राफी संघासाठी लिहिताना एम. विजयन जोडतात की मूळ कोलॅजन नमुना प्रयोगशाळेच्या शेजारी असलेल्या सेंट्रल लेदर रिसर्च इन्स्टिट्यूटकडून आला.

विल्यम ॲस्टबरी आणि लायनस पॉलिंग व रॉबर्ट कोरे यांची आधीची प्रारूपे क्ष-किरण आकृतिबंधाशी जुळत नव्हती, असे बन्सल नमूद करतात. कोलॅजन रासायनिकदृष्ट्याही अवघड होते. त्याचे साधारण एक तृतीयांश अमिनो आम्ले ग्लायसीन आहेत, सर्वात लहान, आणि त्यात भरपूर प्रोलीन आणि हायड्रॉक्सिप्रोलीन आहेत, वलये जी साखळी कशी वाकू शकते ते मर्यादित करतात.

तीन साखळ्या, आणि प्रत्येक तिसऱ्या जागी ग्लायसीन

बन्सल १९५४ च्या पत्राचे स्वतःचे वर्णन उद्धृत करतात: प्रारूप “प्रत्येक एकक कोषात नऊ अमिनो आम्ल अवशेषांचे बनलेले” आहे, तीन वलयाकार साखळ्यांच्या स्वरूपात मांडलेले, प्रत्येकीचा पिच ९.५ अँगस्ट्रॉम आणि प्रति फेरा तीन अवशेष. साखळ्या हायड्रोजन बंधांनी एकत्र धरलेल्या आहेत. प्रत्येक पेप्टाइड बंध “ट्रान्स” रूपात आहे, आणि प्रत्येक फेऱ्यातील तीन कार्बन अणूंपैकी एकाला पार्श्वगटासाठी जागाच नाही, म्हणून तो फक्त ग्लायसीनचाच असू शकतो.

त्या शेवटच्या मुद्द्याने संरचनेला रसायनाशी जोडले. बन्सल रामचंद्रन यांना कोलॅजनमधील ग्लायसीनचा आणि प्रोलीन व हायड्रॉक्सिप्रोलीनचा असामान्यपणे जास्त वाटा यामागे संरचनात्मक कारण असले पाहिजे हे पाहणारे पहिले म्हणतात. २००१ पर्यंत, बन्सल नमूद करतात, वेगवेगळ्या कोलॅजनमधील ४०० हून अधिक उत्परिवर्तने मानवी रोगाशी जोडली गेली होती, आणि त्यापैकी प्रचंड बहुसंख्य ग्लायसीनची जागा घेतात, जे त्रिगुणी साखळीच्या गाभ्यात ग्लायसीन असलेले प्रारूप बिघडेल असे सांगते तेच आहे.

१९५५ मध्ये गटाने प्रारूप सुधारले. ताणलेल्या तंतूंनी तीन फेऱ्यांत दहा अवशेषांकडे निर्देश करणारा आकृतिबंध दिला, म्हणून रामचंद्रन आणि कर्था यांनी २४ सप्टेंबर १९५५ च्या नेचरमध्ये तीन साखळ्या एका समान अक्षाभोवती दोरीसारख्या गुंडाळलेल्या कॉइलमध्ये गुंडाळल्या. बन्सल लिहितात की रामचंद्रन यांनी एका व्याख्यानात श्रोत्यांना सांगितले की ही कल्पना चंद्रावरून आली, जो पृथ्वीभोवती फिरताना स्वतःच्या अक्षावर फिरतो आणि म्हणून नेहमी तेच तोंड दाखवतो.

रिच आणि क्रिक यांच्याशी वाद

१२ नोव्हेंबर १९५५ रोजी अलेक्झांडर रिच आणि फ्रान्सिस क्रिक यांनी कोलॅजनवर नेचरमध्ये स्वतःचा शोधनिबंध प्रसिद्ध केला. त्यांनी मद्रास प्रारूपाच्या एका वैशिष्ट्यावर आक्षेप घेतला: प्रत्येक तीन अवशेषांसाठी साखळ्यांमध्ये दोन हायड्रोजन बंध होते, आणि अणू रिच व क्रिक यांना शक्य वाटले त्यापेक्षा जवळ येत होते. श्रीनिवासन आणि सहकारी, रामकृष्णन यांच्या प्रोटीन सायन्समधील मृत्युलेखात, रिच यांची स्वतःची आठवण उद्धृत करतात की, वाईट संपर्कांमुळे, “संरचना चुकीची होती”. रिच आणि क्रिक यांनी, आणि वेगळेपणे कोवन, मॅकगॅव्हिन आणि नॉर्थ यांनी, प्रत्येक तीन अवशेषांमागे एका हायड्रोजन बंधाची आवृत्ती मांडली.

दुसऱ्या बंधाबद्दलचा मुद्दा रामचंद्रन यांनी मान्य केला. नंतर त्यांनी आर. चंद्रशेखरन यांच्यासह सुचवले की अतिरिक्त बंध साखळ्यांना पाण्याच्या रेणूंमार्फत जोडू शकतात, आणि बार्बरा ब्रॉडस्की यांनी १९९९ मध्ये लिहिले की कोलॅजनसारख्या पेप्टाइडांच्या उच्च-विभेदन स्फटिक संरचनांनी तेव्हापासून असे पाण्यामार्फतचे बंध दाखवले आहेत. शोल्डर्स आणि रेन्स, ॲन्युअल रिव्ह्यू ऑफ बायोकेमिस्ट्रीमध्ये, म्हणतात की १९५५ मध्ये संरचना रिच आणि क्रिक यांनी आज स्वीकारलेल्या रूपात परिष्कृत केली, प्रत्येक त्रिकामागे साखळ्यांमध्ये एकच हायड्रोजन बंध आणि तीन फेऱ्यांत दहा अवशेषांची पुनरावृत्ती असलेले. बन्सल यांचा नॅशनल मेडिकल जर्नल ऑफ इंडियातील २००६ चा आढावा वेगळा भर देतो, असे म्हणत की अलीकडील कामाने हायड्रोजन बंधांच्या तपशिलांखेरीज रामचंद्रन आणि कर्था यांचे त्रिगुणी वलय मुळात बरोबर असल्याचे पुष्टी केली आहे. ब्रॉडस्की जोडतात की रिच आणि क्रिक, आणि किंग्ज कॉलेज लंडनमधील एका वेगळ्या गटाने, १९५५ मध्ये स्वतंत्रपणे संबंधित त्रिगुणी संरचना मांडल्या. पाश्चात्त्य वैज्ञानिक समुदायाने त्या संरचनेला “मद्रास त्रिगुणी वलय” म्हटले, असे बन्सल लिहितात.

जवळच्या संपर्कांवरील वादातून आलेख कसा निघाला

टीकेचा दुसरा परिणाम झाला. श्रीनिवासन आणि सहकारी, रामकृष्णन यांच्या स्वतःच्या वृत्तांतावर आधारित, म्हणतात की केंब्रिजच्या आक्षेपाने रामचंद्रन यांना स्फटिकांत अणू प्रत्यक्षात कोणत्या अंतरांवर बसतात याकडे परत नेले. तेव्हा तरुण प्राध्यापक असलेले व्ही. ससिसेखरन आणि तेव्हा पदवीधर विद्यार्थी असलेले रामकृष्णन यांनी ते हाती घेतले. त्यांच्या पहिल्या प्रयत्नात प्रत्येक अणूचा पाठ्यपुस्तकातील आकार सर्वात जवळचा परवानगी असलेला सामीप्य म्हणून वापरला, आणि तयार झालेल्या नकाशात कोनांचे कोणतेही परवानगी असलेले संयोजन नव्हते. लहान रेणूंच्या स्फटिक संरचनांनी दाखवले की खरे अणू त्यापेक्षा जवळ येतात: कार्बन आणि नायट्रोजनसाठी पाठ्यपुस्तकातील त्रिज्यांची बेरीज ३.२५ अँगस्ट्रॉम होते, तरी लहान रेणूंच्या स्फटिकांत दिसणारे सर्वात जवळचे सामीप्य सहसा २.९ असते. प्रोटीन सायन्समधील मृत्युलेख जोडतो की रिच आणि क्रिक यांनी गृहीत धरलेल्या अंतरांनी पॉलिंग यांचे अल्फा वलयही बाद केले असते.

गणना दोन पेप्टाइड एककांसाठी मांडली गेली, प्रथिनाच्या पाठीच्या कण्याचे सपाट दुवे, एका कार्बन अणूवर जोडलेले. फाय आणि साय नावाचे दोन कोन प्रत्येक सांध्यावरील पिळ वर्णन करतात. रामकृष्णन यांचा रेझोनन्समधील लेख म्हणतो की उणे १८० ते १८० अंशांपर्यंतच्या प्रत्येक मूल्यांच्या जोडीची निश्चित अंतरांनी चाचणी केली गेली आणि पूर्ण परवानगी, अंशतः परवानगी किंवा नामंजूर अशी नोंद केली गेली, १९६० ते १९६२ दरम्यान. श्रीनिवासन आणि सहकारी जोडतात की रामकृष्णन यांच्याकडे फक्त मार्चंट गणनयंत्र होते, जे चार मूलभूत क्रिया करते, आणि छापील त्रिकोणमिती तक्ते, आणि त्यांच्या स्वतःच्या सांगण्यानुसार काम पूर्ण वर्षभर रोजच्या प्रयत्नांचे होते.

“Stereochemistry of polypeptide chain configurations” हा शोधनिबंध जर्नल ऑफ मॉलेक्युलर बायोलॉजीच्या खंड ७ मध्ये, पाने ९५ ते ९९, जुलै १९६३ मध्ये, रामचंद्रन, रामकृष्णन आणि ससिसेखरन लेखक म्हणून प्रसिद्ध झाला. श्रीनिवासन आणि सहकारी लिहितात की आलेखाने फाय आणि साय संयोजनांपैकी फक्त सुमारे ३० टक्के त्रिमितीय रसायनदृष्ट्या उपलब्ध दाखवले. त्या नकाशाला हे नाव प्रथम डिकरसन आणि गाईस यांच्या द स्ट्रक्चर अँड ॲक्शन ऑफ प्रोटीन्स या पाठ्यपुस्तकात दिले गेले, असे ते जोडतात.

प्रथिन संरचनांनी नंतर पुष्टी केलेले भाकीत

आलेख प्रसिद्ध झाला तेव्हा, रामकृष्णन रेझोनन्समध्ये लिहितात, एकही प्रथिन संरचना सोडवली गेली नव्हती, तरी तंतुमय प्रथिनांसाठी मांडलेल्या अल्फा वलय आणि बीटा पत्र्यांचे कोन आधीच परवानगी असलेल्या क्षेत्रांत पडत होते. विजयन यांचा आयुसीआर अहवाल म्हणतो की फक्त एका गोलाकार प्रथिनाची संरचना ज्ञात होती. कसेही असो, आलेखाला संरचना येण्याची वाट पाहावी लागली. २००१ पर्यंत, रामकृष्णन नमूद करतात, १५,००० हून अधिक ज्ञात होत्या आणि प्रत्येक उकलीदरम्यान आणि नंतर आलेख तपासणी बिंदू म्हणून काम करत होता. त्या संख्येत क्ष-किरण क्रिस्टलोग्राफीने सोडवलेल्या संरचनांचा समावेश आहे, ज्या पद्धतीमागे वेंकटरामन रामकृष्णन यांच्या रायबोसोम संरचना आहेत.

श्रीनिवासन आणि सहकारी हे असामान्य का आहे यावर जॉर्ज रोझ, जेनेट थॉर्नटन आणि सहकाऱ्यांना उद्धृत करतात: जीवशास्त्रातील अशा फार थोड्या प्रसंगांपैकी हा एक आहे जिथे सिद्धांत आणि प्रयोग यांच्यातील विसंगती प्रायोगिक निकालाची गुणवत्ता तपासणी म्हणून वापरली जाते. प्रथिनाचा आकार वाचण्यासाठीही तेच कोन वापरले जातात, कारण वलये आणि पट्ट्या प्रत्येकी आलेखाच्या आपापल्या भागात गोळा होतात. रामचंद्रन यांच्या गटाने ही कल्पना न्यूक्लिक आम्ले आणि बहुशर्करांवरही लागू केली, असे यथींद्र यांचा मृत्युलेख आणि रेझोनन्स दोन्ही नोंदवतात.

सन्मान

रामचंद्रन १९७७ मध्ये रॉयल सोसायटीचे फेलो म्हणून निवडले गेले. १९९९ मध्ये आंतरराष्ट्रीय क्रिस्टलोग्राफी संघाने त्यांना आपला पाचवा एवाल्ड पुरस्कार दिला, विसंगत विखुरणावरील कामासाठी, कोलॅजनसारख्या तंतू संरचनांवरील कामासाठी, आणि त्याच्या शब्दांत “सर्वात प्रमुख” म्हणून स्थूलरेणू आकारावरील कामासाठी आणि आलेखासाठी, “जो आजही सर्वात उपयुक्त प्रमाणीकरण साधन राहिला आहे”. एम. विजयन यांनी त्यांच्या वतीने ग्लासगो परिषदेत पदक स्वीकारले. रामचंद्रन यांचे ७ एप्रिल २००१ रोजी चेन्नईत निधन झाले, वय ७८.

७ ऑगस्ट २००४ रोजी, कोलॅजन पत्राच्या ५० वर्षांनी, नवी दिल्लीत एका चर्चासत्राने वर्धापनदिन साजरा केला, वैज्ञानिक व औद्योगिक संशोधन परिषद आणि विज्ञान व तंत्रज्ञान विभागाच्या पाठिंब्याने, भारताचे राष्ट्रपती अब्दुल कलाम यांच्या सहभागासह. त्यावरील विजयन यांचा अहवाल रामचंद्रन यांना “स्वतंत्र भारतात काम केलेल्या सर्वात उत्कृष्ट शास्त्रज्ञांपैकी एक” म्हणतो.