पंजाबमधील एका गावातील कर लिपिकाचा मुलगा हर गोविंद खुराना यांनी जनुकीय संकेत पूर्ण करण्यास मदत केली, १९७० मध्ये ७७ क्षार जोड्यांचे जनुक बनवले आणि १९६८ चे नोबेल पारितोषिक वाटून घेतले

हर गोविंद खुराना यांनी १९६८ चे शरीरक्रियाशास्त्र किंवा वैद्यकशास्त्राचे नोबेल पारितोषिक मार्शल निरेनबर्ग आणि रॉबर्ट हॉली यांच्यासह वाटून घेतले, नोबेल फाउंडेशनच्या शब्दांत “जनुकीय संकेताच्या उकलीबद्दल आणि प्रथिननिर्मितीतील त्याच्या कार्याबद्दल”. त्यांचा वाटा रसायनशास्त्राचा होता. त्यांनी डीएनए आणि आरएनए रेणू अक्षराअक्षराने, स्वतः निवडलेल्या क्रमाने बनवले, आणि संकेतातील तीन अक्षरी शब्दांचा अर्थ वाचण्यासाठी ते वापरले. त्यांचा जन्म सुमारे १०० लोकवस्तीच्या पंजाबमधील एका गावात झाला, अशा कुटुंबात जे त्यांच्याच शब्दांत तेथे व्यावहारिकदृष्ट्या एकमेव साक्षर कुटुंब होते.

पारितोषिकानंतर दोन वर्षांनी त्यांच्या प्रयोगशाळेने पहिल्या जनुकाच्या रासायनिक संश्लेषणाची घोषणा केली, फिलिप शार्प आणि उत्तम राजभंडारी यांनी लिहिलेल्या नॅशनल अकादमी ऑफ सायन्सेसच्या स्मृतिलेखानुसार: ७७ क्षार जोड्यांचा द्विसूत्री डीएनए, रसायनशास्त्राने बनवलेल्या लहान तुकड्यांतून जोडलेला. भारताचे विज्ञान संकेतस्थळ त्यांना जनुकीय संकेत उलगडणारे भारतीय शास्त्रज्ञ म्हणते, आणि भारत सरकारने त्यांना १९६९ मध्ये पद्मविभूषण दिले.

संकेत म्हणजे काय, आणि १९६१ मध्ये काय कमी होते

डीएनए आणि आरएनए चार अक्षरांत लिहिलेले असतात. तीन अक्षरांचा गट, म्हणजे कोडॉन, पेशीला प्रथिन बनवताना पुढे कोणते अमिनो आम्ल जोडायचे ते सांगतो, आणि असे संभाव्य गट ६४ आहेत. भारताच्या विज्ञान व तंत्रज्ञान संकेतस्थळानुसार, चार क्षार प्रथिनांतील २० अमिनो आम्लांचा क्रम ठरवतात. संकेत वाचणे म्हणजे ६४ नोंदींची सारणी भरणे.

पहिली नोंद १९६१ मध्ये आली, जेव्हा मार्शल निरेनबर्ग आणि हाइनरिक माथाई यांनी पेशीविरहित जिवाणू अर्काला फक्त यूरासिलने बनलेले आरएनए दिले, आणि त्याने फक्त फिनाइलअलानिन या अमिनो आम्लाची साखळी बनवली. नोबेल सादरीकरण भाषण सांगते की निरेनबर्ग यांनी आपले पहिले निकाल ऑगस्ट १९६१ मध्ये मांडले. उरलेल्या ६३ नोंदी भरण्यासाठी निवडलेल्या अक्षरांचे, ज्ञात क्रमाचे आरएनए लागत होते, आणि १९६१ मध्ये रसायनशास्त्र एका वेळी फक्त काही आरएनए एकके बनवू शकत होते.

खुराना यांनी त्या समस्येवर अनेक वर्षे घालवली होती. सादरीकरण भाषण म्हणते की संकेताचे सर्व तपशील निरेनबर्ग यांच्या पहिल्या अहवालानंतर पाच वर्षांपेक्षा कमी काळात स्थापित झाले, “मुख्यत्वे निरेनबर्ग आणि खुराना यांच्या कामातून”. भारताच्या स्वतःच्या मोठ्या प्रमाणावरील डीएनए वाचनाची माहिती जिनोमइंडिया, १०,०७४ जणांचा क्रम लावणारा प्रकल्प यात आहे.

सुमारे १०० लोकांचे गाव

खुराना यांच्या नोबेल आत्मचरित्रात त्यांचे जन्मस्थान पंजाबमधील रायपूर, आता पाकिस्तानात असलेले गाव, असे दिले आहे, आणि त्यात म्हटले आहे की जन्माची खरी तारीख ज्ञात नाही, जरी कागदपत्रांत ९ जानेवारी १९२२ दिसते. भारताचे विज्ञान व तंत्रज्ञान संकेतस्थळ आणि द वायर सायन्समधील २०२२ चा लेख त्याऐवजी मुलतान देतात, म्हणजे ज्या शहरात त्यांनी शाळा शिकली. हा लेख त्यांच्या स्वतःच्या टिपणाचे अनुसरण करतो.

पाच अपत्यांपैकी, चार मुलगे आणि एक मुलगी, सर्वांत धाकटे असलेल्या खुराना यांचे वडील पटवारी होते, ब्रिटिश राजवटीत शेतसारा मोजणारे गावचे लिपिक. घरात पैशाची चणचण होती, असे नोबेल चरित्र सांगते, पण वडिलांनी मुलांना शिकवण्याचा निश्चय केला होता. रायपूरचे इतर सर्व रहिवासी मुस्लिम होते, असे स्मृतिलेख जोडतो, आणि त्यांचेच एकमेव हिंदू कुटुंब होते.

शाळा मुलतानमधील डीएव्ही हायस्कूल, जिथे रतन लाल नावाच्या शिक्षकाचा त्यांच्यावर प्रभाव पडला, आणि महाविद्यालय लाहोरचे पंजाब विद्यापीठ. स्मृतिलेखाच्या वर्णनात पुढे शिष्यवृत्ती, १९४३ मध्ये रसायनशास्त्राची पदवी आणि १९४५ मध्ये पदव्युत्तर पदवी येतात. महान सिंग यांनी तेथे त्यांच्या कामाचे मार्गदर्शन केले, ज्यांना नोबेल टिपण महान शिक्षक आणि अचूक प्रयोगकर्ता म्हणते.

फाळणी ऑगस्ट १९४७ मध्ये झाली, ते इंग्लंडला गेल्यानंतर. रायपूर पाकिस्तानचा भाग झाले, आणि कुटुंब निर्वासित म्हणून भारतात आले, त्यांतील काही नवी दिल्लीजवळ स्थायिक झाले, असे स्मृतिलेख सांगतो. राजकीय पार्श्वभूमी रॅडक्लिफ रेषेच्या वृत्तांतात आहे.

लिव्हरपूल, झ्युरिच, केंब्रिज आणि व्हँकुव्हर

भारत सरकारच्या फेलोशिपने ते १९४५ मध्ये लिव्हरपूल विद्यापीठात गेले. कृषी मंत्रालयाने प्रायोजित केलेली आणि कीटकनाशके व बुरशीनाशकांवरील कामासाठी असलेली ही फेलोशिप आली तेव्हा परतलेल्या युद्धसैनिकांमुळे विद्यापीठात फार कमी जागा उरल्या होत्या, असे स्मृतिलेख सांगतो. रसायनशास्त्र विभागातील रॉजर बीअर यांनी त्यांच्या संशोधनाचे मार्गदर्शन केले आणि खुराना यांनी १९४८ मध्ये पीएच.डी. घेतली.

१९४८ ते १९४९ हे पदव्युत्तर संशोधनाचे वर्ष त्यांनी झ्युरिचच्या स्विस फेडरल इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीमध्ये घालवले. खुराना व्लादिमीर प्रेलॉग यांच्याकडे शिफारसपत्रे किंवा ओळखपत्र न घेता गेले, असे स्मृतिलेख सांगतो, आणि प्रेलॉग यांनी त्यांना स्वीकारले. ओढीचा एक भाग भाषा होता, कारण रसायनशास्त्राचे बरेच साहित्य जर्मनमध्ये होते, आणि तेथे वाचलेला कार्बोडाइमाइड नावाच्या अभिकर्मकावरील एक जर्मन शोधनिबंध त्यांच्या नंतरच्या बहुतेक संशोधनात मध्यवर्ती ठरला. १९४९ मध्ये भारतात पद शोधण्याचा प्रयत्न यशस्वी झाला नाही, असे स्मृतिलेख नोंदवतो, आणि त्याऐवजी केंब्रिजमध्ये अलेक्झांडर टॉड यांच्या प्रयोगशाळेत जागा मिळाली, जेथे ते डिसेंबर १९४९ पासून राहिले.

केंब्रिजमध्ये त्यांना आढळले की अशाच अभिकर्मकांपैकी एक, डायसायक्लोहेक्झिलकार्बोडाइमाइड, फॉस्फेट एस्टरांना जोडून पायरोफॉस्फेट बनवू शकते, टॉड यांच्या प्रयोगशाळेत मुख्य स्वारस्याची अभिक्रिया. कार्बोडाइमाइड पद्धतींमुळे त्यांना पुढे निश्चित क्रमाचे डीएनए आणि आरएनए तुकडे बनवता आले, असे स्मृतिलेख म्हणतो. १९५२ मध्ये गॉर्डन श्रम यांनी त्यांना व्हँकुव्हरमधील ब्रिटिश कोलंबिया रिसर्च कौन्सिलमध्ये नोकरी देऊ केली, जेथे, नोबेल आत्मचरित्रात उद्धृत श्रम यांच्या शब्दांत, “जगातले सगळे स्वातंत्र्य” होते. त्याच वर्षी त्यांनी एस्थर एलिझाबेथ सिबलर यांच्याशी विवाह केला. आर्थर कॉर्नबर्ग आणि पॉल बर्ग, जे पुढे स्वतः नोबेल विजेते झाले, त्यांच्या पद्धती शिकण्यासाठी व्हँकुव्हरच्या प्रयोगशाळेला भेट देऊन गेले, असे स्मृतिलेख सांगतो.

मॅडिसन येथील विस्कॉन्सिन विद्यापीठाने १९६० मध्ये त्यांना आपल्या एन्झाइम रिसर्च संस्थेच्या तीन सह-संचालकांपैकी एक म्हणून नेमले, आणि ते अमेरिकेचे नैसर्गिकीकृत नागरिक झाले.

पुनरावृत्त नमुने, ६४ त्रिकूट आणि अपवाद नसलेला निकाल

त्यांच्या नोबेल व्याख्यानात वर्णन केल्याप्रमाणे, पद्धत रसायनशास्त्राने बनवलेल्या डीएनएच्या लहान तुकड्यांपासून सुरू झाली, प्रत्येक दोन, तीन किंवा चार अक्षरांचा पुनरावृत्त नमुना. डीएनए पॉलिमरेज, डीएनएची प्रत करणाऱ्या एन्झाइमने, त्यांना ५० ते २०० पट लांब केले. नंतर दुसऱ्या एन्झाइमने, आरएनए पॉलिमरेजने, एका सूत्राची आरएनएमध्ये प्रत केली, तीही पुनरावृत्त नमुन्यातच. तो आरएनए एशेरिकिया कोलाय जिवाणूच्या पेशीविरहित अर्कात गेला, आणि बाहेर आलेल्या प्रथिन साखळ्यांचे विश्लेषण झाले.

दोन अक्षरे आलटून पालटून पुनरावृत्त होत गेल्याने दोन अमिनो आम्ले आलटून पालटून असलेले प्रथिन मिळाले. व्याख्यानातील उदाहरण यू आणि सी आलटून असलेल्या आरएनएचे आहे, ज्यातून सेरीन आणि ल्युसीन बनले, पण प्रयोगावरून एकट्याने कळू शकले नाही की यूसीयू कोडॉनचा अर्थ सेरीन आणि सीयूसीचा अर्थ ल्युसीन की उलट. निरेनबर्ग आणि फिलिप लेडर यांनी दुसरी चाचणी तयार केली होती, जी विचारते की विशिष्ट तीन अक्षरी तुकडा उपस्थित असताना कोणते अमिनो आम्ल वाहक रिबोसोमला, म्हणजे पेशीच्या प्रथिन कारखान्याला, चिकटतो. त्यासाठी खुराना यांच्या गटाने सर्व ६४ ट्रायन्यूक्लिओटाइड संश्लेषित केले, असे व्याख्यान सांगते. खुराना यांनी असेही लिहिले की चाचणी “पूर्णपणे विश्वासार्ह ठरलेली नाही”, म्हणून अंतिम सारणी ती पुनरावृत्त पॉलिमरांशी आणि इतर प्रयोगशाळांच्या कामाशी जोडून तयार झाली.

व्याख्यानात खुराना नोंदवतात की पुनरावृत्त पॉलिमरांवरून काढलेली भाकिते “एकही अपवादाशिवाय” खरी ठरली, आणि १९६३ ते १९६७ या काळाला ते मूलतः अखंड यशाचा काळ म्हणतात. स्मृतिलेख निकालाचा सारांश देतो. प्रत्येक कोडॉन त्रिकूट आहे, ६४ पैकी ६१ अमिनो आम्लांसाठी आहेत, आणि इतर तीन, यूएजी, यूएए आणि यूजीए, पेशीला थांबायला सांगतात. निरेनबर्ग यांच्या गटाने आणि इतरांनी सारणीचे इतर भाग दिले, आणि तिन्ही विजेत्यांना पारितोषिकाचा एकतृतीयांश वाटा मिळाला. सादरीकरण भाषणात कारोलिंस्का संस्थेचे प्राध्यापक पी. राइशार्ड म्हणाले: “अंतिम कामाचा मोठा भाग खुराना यांनी केला.” त्यांनी जोडले की खुराना यांची कृत्रिम न्यूक्लिक आम्ले अंतिम उकलीसाठी पूर्वअट होती.

स्मृतिलेखातील आणखी एक प्रसंग घोषणेच्या सकाळचा आहे. खुराना काम करण्यासाठी रेडिओ किंवा टेलिव्हिजन नसलेल्या भाड्याने घेतलेल्या सरोवराकाठच्या झोपडीत गेले होते, आणि एस्थर गाडी चालवून त्यांना सांगायला गेल्या. त्या दिवशी प्रयोगशाळेतील उत्सवात त्यांनी दोन सहकाऱ्यांशी आपल्या पुढच्या ध्येयाबद्दल, म्हणजे जनुकाच्या रासायनिक संश्लेषणाबद्दल, बोलले.

१९७० मधील ७७ क्षार जोड्यांचे जनुक, आणि पूर्ण कार्यक्षम जनुक

लक्ष्य होते यीस्टच्या अलानिन ट्रान्सफर आरएनएचे जनुक, अमिनो आम्ले रिबोसोमपर्यंत नेणारा एक छोटा आरएनए. स्मृतिलेखानुसार ते निवडले कारण १९६५ मध्ये तेच एकमेव जनुक उत्पादन होते ज्याचा क्रम ज्ञात होता, हॉली यांचे काम. १९६० च्या मध्यावर सापडलेल्या दोन एन्झाइमांमुळे, पॉलिन्यूक्लिओटाइड किनेज आणि डीएनए लायगेज, गटाला पाच ते वीस एककांचे लहान तुकडे तयार करता आले, ते त्यांच्या पूरक जोडीदारांवर रांगेत लावता आले आणि जोड बंद करता आले.

नेचरने हा शोधनिबंध ४ जुलै १९७० रोजी १३ लेखकांच्या नावांसह प्रसिद्ध केला. त्याचा गोषवारा म्हणतो की रासायनिक पद्धतीने संश्लेषित केलेले भाग एकत्र करून सर्वांत आधी वर्णन झालेल्या टीआरएनएच्या जनुकाशी जुळणारा द्विसूत्री डीएनए बनवला गेला. त्याची लांबी ७७ क्षार जोड्या होती, असे स्मृतिलेख नमूद करतो, आणि १९७२ मध्ये जर्नल ऑफ मॉलिक्युलर बायोलॉजीचा संपूर्ण अंक तेरा सविस्तर शोधनिबंधांनी भरला.

शार्प आणि राजभंडारी हे “अभिव्यक्तीसाठी आवश्यक सर्व क्रमांसह” पूर्ण सक्रिय टीआरएनए जनुकापासून वेगळे सांगतात, जे त्यांच्या म्हणण्यानुसार १९७९ मध्ये पूर्ण झाले. १६ फेब्रुवारी १९७९ चा सायन्स शोधनिबंध त्या कामाचे वर्णन करतो: एशेरिकिया कोलायच्या टायरोसिन सप्रेसर टीआरएनएच्या पूर्ववर्तीसाठी १२६ न्यूक्लिओटाइडचा डीएनए, नियंत्रक क्रमांसह पूर्ण केलेला, ज्याची एकूण लांबी गोषवारा २०७ क्षार जोड्या देतो आणि स्मृतिलेख २०८. गोषवाऱ्यानुसार जनुकाचे परीक्षानळीत प्रतिलेखन झाले आणि जिवंत पेशींत ते थांबण्याच्या संकेताचे सप्रेसर म्हणून सक्रिय आढळले. एमआयटीचा मृत्युलेख आणि विस्कॉन्सिन विद्यापीठ जिवंत पेशीत पहिले पूर्ण कार्यक्षम जनुक १९७६ चे सांगतात, आणि स्मृतिलेख नोंदवतो की १९७९ च्या सारांशापूर्वी १९७६ मध्ये जर्नल ऑफ बायोलॉजिकल केमिस्ट्रीच्या एका अंकात लागोपाठ बारा शोधनिबंध आले होते.

एमआयटीने त्यांना १९७० मध्ये नेमले आणि निवृत्तीपर्यंत, २००७ पर्यंत, ते जीवशास्त्र व रसायनशास्त्रातील अल्फ्रेड पी. स्लोअन खुर्चीवर राहिले. शार्प आणि राजभंडारी यांचे म्हणणे आहे की जनुकाचे काम १९७० च्या मध्यावरच्या पुनर्संयोजित डीएनए पद्धतींच्या पायाभरणीचा भाग होते. ते त्यांच्या विस्कॉन्सिन गटाच्या १९७० च्या एका शोधनिबंधाकडेही निर्देश करतात, ज्यात डीएनए द्विसूत्र तापवणे, प्रायमर आणि पॉलिमरेज घालणे आणि पुन्हा करणे या चक्राचे वर्णन आहे, जे त्यांच्या म्हणण्यानुसार मागे वळून पाहता केरी मुलिस आणि सहकाऱ्यांनी १९८५ मध्ये वर्णन केलेल्या पॉलिमरेज चेन रिअॅक्शनच्या अगदी जवळचे दिसते.

ऱ्होडोप्सिन, आणि प्रकाश जाणणाऱ्या प्रथिनांची जनुके

१९७० च्या मध्यापासून, भारताचे विज्ञान संकेतस्थळ सांगते, खुराना पटल प्रथिनांकडे वळले, सुरुवात बॅक्टेरिओऱ्होडोप्सिनपासून, जे प्रकाशाने प्रोटॉन पंप करते, आणि मग ऱ्होडोप्सिन, नेत्रपटलातील प्रकाश जाणणारे प्रथिन. स्मृतिलेख म्हणतो की बॅक्टेरिओऱ्होडोप्सिन पूर्णपणे उलगडता येते आणि मग पुन्हा घडी घालून सक्रिय रूपात आणता येते हे त्यांनी दाखवले, ज्यामुळे संशोधकांना एकेका अमिनो आम्लातील बदलाचा परिणाम तपासता आला. तो ऱ्होडोप्सिनला जी-प्रथिन-संयुग्मित ग्राहींचा, मानवांतील सुमारे ७५० जनुकांच्या कुटुंबाचा, नमुना म्हणतो.

जनुक बांधण्याचे कौशल्य पुढे आले. अहवाल आले: गोवंशीय ऱ्होडोप्सिनचे १,०५७ क्षार जोड्यांचे कृत्रिम जनुक, ७२ रासायनिक तुकड्यांतून जोडलेले, पीएनएएसमध्ये फेब्रुवारी १९८६ मध्ये, आणि बॅक्टेरिओ-ऑप्सिन, बॅक्टेरिओऱ्होडोप्सिनचा प्रथिन भाग, याचे ७५७ क्षार जोड्यांचे जनुक जर्नल ऑफ बायोलॉजिकल केमिस्ट्रीमध्ये जुलै १९८७ मध्ये. प्रत्येक जनुकाची रचना समान अंतरावरील रेस्ट्रिक्शन साइटसह केली होती, म्हणजे ज्या जागी निवडलेला बदल घडवण्यासाठी एखादा लहान भाग बदलता येतो.

सन्मान, आणि त्यांचे नाव धारण करणारा कार्यक्रम

नोबेल फाउंडेशनचे नामांकन अभिलेख १९६३ ते १९७४ दरम्यान खुराना यांच्यासाठी १५ नामांकने नोंदवतो, सर्व रसायनशास्त्रात; त्यांनी पारितोषिक वैद्यकशास्त्रात जिंकले. एमआयटीचा मृत्युलेख १९६८ मधील लुईसा ग्रॉस हॉर्विट्झ पारितोषिक आणि बेसिक मेडिकल रिसर्चसाठीचा लास्कर पुरस्कार, १९७४ चे विलर्ड गिब्ज पदक, १९८० चा गेअर्डनर पुरस्कार आणि १९८७ चा पॉल कायसर पुरस्कार यांची नोंद करतो. स्मृतिलेखानुसार १९६६ मध्ये त्यांची नॅशनल अकादमी ऑफ सायन्सेसवर निवड झाली. भारतीय प्रयोगशाळेत सुरू झालेल्या विज्ञानातील आणखी एका नोबेलसाठी पाहा सी. व्ही. रमण आणि त्यांचे नाव धारण करणारा परिणाम.

खुराना यांचे नैसर्गिक कारणांनी कॉन्कॉर्ड, मॅसेच्युसेट्स येथे ९ नोव्हेंबर २०११ रोजी, वयाच्या ८९ व्या वर्षी निधन झाले, असे एमआयटीने कळवले. त्यांचे सहकारी राजभंडारी यांनी एमआयटीला सांगितले की “ते जितके श्रेष्ठ होते, तितकेच ते मला ठाऊक असलेल्या सर्वांत विनम्र माणसांपैकी एक होते”.

खुराना कार्यक्रम २००७ मध्ये आसीम अन्सारी आणि केनेथ शापिरो यांनी विस्कॉन्सिन-मॅडिसन विद्यापीठात सुरू केला, असे विद्यापीठाचे कृषी महाविद्यालय सांगते, निवडक भारतीय संस्था आणि विस्कॉन्सिन यांच्यात विद्यार्थ्यांची देवाणघेवाण करण्यासाठी. २००८ च्या उन्हाळ्यात त्याने १४ भारतीय पदवीपूर्व विद्यार्थ्यांना दहा आठवड्यांसाठी विस्कॉन्सिनच्या प्रयोगशाळांमध्ये ठेवले: पाच आयआयटींमधील दहा, अलिगढ मुस्लिम विद्यापीठातील दोन, जवाहरलाल नेहरू विद्यापीठातील एक आणि पंजाब कृषी विद्यापीठातील एक, कार्यक्रमाच्या स्वतःच्या अद्यतनानुसार. इंडो-यू.एस. सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी फोरमचे संकेतस्थळ तो भारताच्या जैवतंत्रज्ञान विभाग आणि विनस्टेप फॉरवर्डसह चालवला जात असल्याचे सांगते, १० ते १२ आठवड्यांच्या नेमणुकांसह ज्यांत विमानभाडे, वेतनभत्ता आणि आरोग्य विमा येतो.