మద్రాసుకు చెందిన జి. ఎన్. రామచంద్రన్ 1954లో కొల్లాజెన్ ట్రిపుల్ హెలిక్స్‌ను ప్రతిపాదించారు, ప్రొటీన్ నిర్మాణాలను తనిఖీ చేయడానికి స్ఫటిక శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పటికీ వాడే 1963 ప్లాట్‌కు సహ రచయితగా ఉన్నారు

1954 ఆగస్టు 7న నేచర్ జర్నల్ మద్రాసు విశ్వవిద్యాలయ భౌతిక శాస్త్ర విభాగం నుంచి వచ్చిన రెండు పేజీల లేఖను ప్రచురించింది. చాలా జంతువుల్లోని మొత్తం ప్రొటీన్‌లో సుమారు నాలుగో వంతు ఉండే కొల్లాజెన్, పక్కపక్కనే అమరిన మూడు హెలికల్ గొలుసులతో నిర్మితమైందని జి. ఎన్. రామచంద్రన్, గోపీనాథ్ కర్తా ప్రతిపాదించారు. తొమ్మిదేళ్ల తర్వాత, 1963 జూలైలో, రామచంద్రన్, సి. రామకృష్ణన్, వి. శశిశేఖరన్ ఒక ప్రొటీన్ గొలుసు తన పరమాణువులు ఢీకొనకుండా తీసుకోగల వెన్నెముక కోణాల చార్టును ప్రచురించారు. దానిని ఇప్పుడు రామచంద్రన్ ప్లాట్ అంటారు, స్ఫటిక శాస్త్రవేత్తలు తాము పరిష్కరించే ప్రొటీన్ నిర్మాణాలకు తనిఖీగా ఇప్పటికీ దాన్ని వాడతారు.

ఈ రెండు పనులూ మద్రాసులో (ఇప్పుడు చెన్నై) జరిగాయి. ప్రయోగశాలలో కంప్యూటర్ లేనందున ప్లాట్‌ను 1960 నుంచి 1962 వరకు విద్యుత్ డెస్క్ కాలిక్యులేటర్‌పై లెక్కించారు.

కేంబ్రిడ్జ్ డాక్టరేట్ ఉన్న ఎర్నాకుళం భౌతిక శాస్త్రవేత్త

గోపాలసముద్రం నారాయణ రామచంద్రన్ 1922 అక్టోబర్ 8న ఎర్నాకుళంలో జన్మించారు. భౌతిక శాస్త్రంలో ఆనర్స్ డిగ్రీ తర్వాత, ఆయన సి. వి. రామన్తో పనిచేయడానికి బెంగళూరులోని ఇండియన్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ సైన్స్‌లో చేరారని ఎన్. యతీంద్ర రాసిన ఆక్టా క్రిస్టల్లోగ్రాఫికా సంస్మరణ చెబుతోంది. ఆయన పరిశోధన ద్వారా మాస్టర్స్ డిగ్రీ మిశ్రమ పదార్థాల ఆప్టిక్స్‌పై, DSc మద్రాసు విశ్వవిద్యాలయం నుంచి. స్ఫటికాల ఉపరితల లక్షణాలను అధ్యయనం చేసే పద్ధతి అయిన ఎక్స్-రే టోపోగ్రాఫ్‌లను తొలిసారి నమోదు చేసినవారిగా కూడా యతీంద్ర ఆయనకు ఘనత ఇస్తారు.

1947 నుంచి 1949 వరకు ఆయన 1851 ఎగ్జిబిషన్ స్కాలర్‌షిప్‌పై, అప్పుడు లారెన్స్ బ్రాగ్ నాయకత్వంలో ఉన్న కేంబ్రిడ్జ్ కావెండిష్ ప్రయోగశాలలో ఉన్నారు. అక్కడ డబ్ల్యూ. ఎ. వూస్టర్ పర్యవేక్షణలో ఆయన డాక్టరేట్, ఎక్స్-రేలు స్ఫటికాల నుంచి వ్యాపిత రూపంలో ఎలా చెదిరిపోతాయి, అది వాటి స్థితిస్థాపక స్థిరాంకాల గురించి ఏం చెబుతుంది అనే దానిపై. 1952లో బెంగళూరులో అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్‌గా కొద్దికాలం తర్వాత ఆయన మద్రాసులో భౌతిక శాస్త్ర ప్రొఫెసర్‌గా, విభాగాధిపతిగా అయ్యారు. అక్కడే ఆయన జీవ అణువులపై ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ వాడటంపై దృష్టి పెట్టారని యతీంద్ర రాస్తున్నారు.

షార్క్ రే, ఎలుక, కంగారు నుంచి కొల్లాజెన్

రామచంద్రన్ బృందం 1952లో స్ఫటిక శాస్త్రవేత్త జె. డి. బెర్నాల్ మద్రాసు సందర్శన సమయంలో చేసిన సూచనపై కొల్లాజెన్ పోగుల ఎక్స్-రే చిత్రాలను నమోదు చేయడం మొదలుపెట్టిందని ఆయన చివరి గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థి మంజు బన్సల్ రెసొనెన్స్‌లో రాస్తున్నారు. 1954 లేఖ ఆధారాలను పేర్కొంటుంది: ఒక షార్క్ రే, ఎలుక తోక స్నాయువు, కంగారు తోక స్నాయువు. అసలు కొల్లాజెన్ నమూనా ప్రయోగశాల పక్కనే ఉన్న సెంట్రల్ లెదర్ రీసెర్చ్ ఇన్స్టిట్యూట్ నుంచి వచ్చిందని ఇంటర్నేషనల్ యూనియన్ ఆఫ్ క్రిస్టల్లోగ్రఫీ కోసం రాస్తున్న ఎం. విజయన్ జోడిస్తున్నారు.

విలియం ఆస్ట్‌బరీ, లైనస్ పాలింగ్, రాబర్ట్ కోరీ నమూనాలు ఎక్స్-రే నమూనాకు సరిపోలేదని బన్సల్ గమనిస్తున్నారు. కొల్లాజెన్ రసాయనికంగా కూడా అనువుగా లేదు. దాని అమైనో ఆమ్లాల్లో సుమారు మూడో వంతు గ్లైసిన్, అది అతి చిన్నది, అందులో ప్రోలిన్, హైడ్రాక్సీప్రోలిన్ ఎక్కువ, అవి గొలుసు ఎంతగా వంగవచ్చో పరిమితం చేసే వలయాలు.

మూడు గొలుసులు, ప్రతి మూడో చోట గ్లైసిన్

బన్సల్ 1954 లేఖ సొంత వర్ణనను ఉటంకిస్తున్నారు: నమూనా “ప్రతి యూనిట్ సెల్‌కు తొమ్మిది అమైనో-ఆమ్ల అవశేషాలను కలిగి ఉంటుంది”, మూడు హెలికల్ గొలుసులుగా అమర్చారు, ప్రతిదానికి 9.5 ఆంగ్‌స్ట్రామ్‌ల పిచ్, ప్రతి చుట్టుకు మూడు అవశేషాలు. గొలుసులను హైడ్రోజన్ బంధాలు కలిపి ఉంచుతాయి. ప్రతి పెప్టైడ్ బంధం “ట్రాన్స్” రూపంలో ఉంది, ప్రతి చుట్టులోని మూడు కార్బన్ పరమాణువుల్లో ఒకదానికి సైడ్ గ్రూప్ కోసం అసలు చోటే లేదు, కాబట్టి అది గ్లైసిన్‌కు మాత్రమే చెందగలదు.

ఆ చివరి అంశం నిర్మాణాన్ని రసాయన శాస్త్రంతో కలిపింది. కొల్లాజెన్‌లో గ్లైసిన్, ప్రోలిన్, హైడ్రాక్సీప్రోలిన్ వాటా అసాధారణంగా ఎక్కువగా ఉండటానికి నిర్మాణపరమైన కారణం ఉండాలని చూసిన మొదటి వ్యక్తి రామచంద్రన్ అని బన్సల్ అంటారు. 2001 నాటికి వివిధ కొల్లాజెన్లలో 400కు పైగా ఉత్పరివర్తనలు మానవ వ్యాధితో ముడిపడ్డాయని, వాటిలో అత్యధికం గ్లైసిన్‌ను మారుస్తాయని, ట్రిపుల్ గొలుసు మధ్యలో గ్లైసిన్ ఉన్న నమూనా దాన్ని భంగపరుస్తుందని ఊహిస్తుందని బన్సల్ గమనిస్తున్నారు.

1955లో బృందం నమూనాను సవరించింది. సాగదీసిన పోగులు మూడు చుట్టులలో పది అవశేషాలను సూచించే నమూనా ఇచ్చాయి, అందువల్ల రామచంద్రన్, కర్తా నేచర్‌లో 1955 సెప్టెంబర్ 24న మూడు గొలుసులను తాడు లాంటి కాయిల్డ్ కాయిల్‌లో ఒక ఉమ్మడి అక్షం చుట్టూ చుట్టారు. భూమి చుట్టూ తిరుగుతూ తన అక్షం మీద కూడా తిరిగే చంద్రుడు ఎల్లప్పుడూ ఒకే ముఖాన్ని చూపుతాడు కాబట్టి ఆ ఆలోచన చంద్రుడి నుంచి వచ్చిందని రామచంద్రన్ ఒక ఉపన్యాసంలో చెప్పారని బన్సల్ రాస్తున్నారు.

రిచ్, క్రిక్‌లతో వాదన

1955 నవంబర్ 12న అలెగ్జాండర్ రిచ్, ఫ్రాన్సిస్ క్రిక్ నేచర్‌లో కొల్లాజెన్‌పై తమ సొంత పత్రాన్ని ప్రచురించారు. వారు మద్రాసు నమూనాలోని ఒక లక్షణాన్ని అభ్యంతరపెట్టారు: ప్రతి మూడు అవశేషాలకు గొలుసుల మధ్య రెండు హైడ్రోజన్ బంధాలు ఉన్నాయి, పరమాణువులు రిచ్, క్రిక్ సాధ్యమని అనుకున్న దానికంటే దగ్గరగా వచ్చాయి. రామకృష్ణన్ ప్రొటీన్ సైన్స్ సంస్మరణలో శ్రీనివాసన్, సహచరులు, చెడు స్పర్శల వల్ల “నిర్మాణం తప్పు” అని రిచ్ సొంత జ్ఞాపకాన్ని ఉటంకిస్తున్నారు. రిచ్, క్రిక్, విడిగా కోవన్, మెక్‌గవిన్, నార్త్ ప్రతి మూడు అవశేషాలకు ఒక హైడ్రోజన్ బంధం ఉన్న రూపాన్ని ప్రతిపాదించారు.

రెండో బంధం గురించిన అంశాన్ని రామచంద్రన్ అంగీకరించారు. ఆయన తర్వాత ఆర్. చంద్రశేఖరన్‌తో కలిసి అదనపు బంధాలు గొలుసులను నీటి అణువుల ద్వారా కలపవచ్చని సూచించారు, కొల్లాజెన్ లాంటి పెప్టైడ్‌ల అధిక-రిజల్యూషన్ స్ఫటిక నిర్మాణాలు అప్పటి నుంచి అటువంటి నీటి-మధ్యవర్తిత్వ బంధాలను చూపించాయని బార్బరా బ్రాడ్స్కీ 1999లో రాశారు. షోల్డర్స్, రైన్స్ యానువల్ రివ్యూ ఆఫ్ బయోకెమిస్ట్రీలో, 1955లో రిచ్, క్రిక్ నిర్మాణాన్ని ఇప్పుడు అంగీకరిస్తున్న రూపంలోకి శుద్ధి చేశారని చెబుతున్నారు, ప్రతి ట్రిప్లెట్‌కు గొలుసుల మధ్య ఒకే హైడ్రోజన్ బంధం, మూడు చుట్టులలో పది అవశేషాల పునరావృతంతో. బన్సల్ 2006 నేషనల్ మెడికల్ జర్నల్ ఆఫ్ ఇండియా సమీక్ష వేరే ప్రాధాన్యాన్ని తీసుకుంటుంది, ఇటీవలి పని హైడ్రోజన్ బంధాల వివరాలు మినహా రామచంద్రన్-కర్తా ట్రిపుల్ హెలిక్స్ ప్రాథమికంగా సరైనదేనని నిర్ధారించిందని చెబుతుంది. రిచ్, క్రిక్, కింగ్స్ కాలేజ్ లండన్‌లోని ఒక విడి బృందం 1955లో స్వతంత్రంగా సంబంధిత ట్రిపుల్-హెలికల్ నిర్మాణాలను ప్రతిపాదించాయని బ్రాడ్స్కీ జోడిస్తున్నారు. పశ్చిమ శాస్త్రవేత్తల సమాజం ఆ నిర్మాణాన్ని “మద్రాసు ట్రిపుల్ హెలిక్స్” అని పిలిచిందని బన్సల్ రాస్తున్నారు.

దగ్గరి స్పర్శలపై వివాదం ప్లాట్‌ను ఎలా ఇచ్చింది

విమర్శకు రెండో ఫలితం కూడా ఉంది. రామకృష్ణన్ సొంత వృత్తాంతం ఆధారంగా, కేంబ్రిడ్జ్ అభ్యంతరం స్ఫటికాల్లో పరమాణువులు నిజంగా ఉండే దూరాల వైపు రామచంద్రన్‌ను తిరిగి పంపిందని శ్రీనివాసన్, సహచరులు చెబుతున్నారు. అప్పుడు యువ అధ్యాపకుడైన వి. శశిశేఖరన్, అప్పుడు గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థి అయిన రామకృష్ణన్ దాన్ని చేపట్టారు. వారి తొలి ప్రయత్నం ప్రతి పరమాణువు పాఠ్యపుస్తక పరిమాణాన్ని అత్యంత దగ్గరి అనుమతి చేరువగా వాడింది, ఫలితంగా వచ్చిన పటంలో అనుమతించిన కోణాల కలయికలే లేవు. చిన్న అణువుల స్ఫటిక నిర్మాణాలు నిజమైన పరమాణువులు అంతకంటే దగ్గరగా వస్తాయని చూపాయి: కార్బన్, నైట్రోజన్‌కు పాఠ్యపుస్తక వ్యాసార్థాలు 3.25 ఆంగ్‌స్ట్రామ్‌లు కలుస్తాయి, అయినా చిన్న అణువుల స్ఫటికాల్లో కనిపించే అత్యంత దగ్గరి చేరువ సాధారణంగా 2.9. రిచ్, క్రిక్ ఊహించిన దూరాలు పాలింగ్ ఆల్ఫా హెలిక్స్‌ను కూడా మినహాయించేవని ప్రొటీన్ సైన్స్ సంస్మరణ జోడిస్తుంది.

లెక్క ఒక కార్బన్ పరమాణువు వద్ద కలిసిన రెండు పెప్టైడ్ యూనిట్ల కోసం, అంటే ప్రొటీన్ వెన్నెముకలోని చదునైన లింకుల కోసం, ఏర్పాటు చేశారు. ఫై, సై అనే రెండు కోణాలు ప్రతి జాయింట్ వద్ద మెలికను వర్ణిస్తాయి. రామకృష్ణన్ రెసొనెన్స్ వ్యాసం ప్రకారం మైనస్ 180 నుంచి 180 డిగ్రీల వరకు ప్రతి జత విలువను నిర్ణీత విరామాల్లో పరీక్షించి, పూర్తిగా అనుమతించినది, పాక్షికంగా అనుమతించినది లేదా అనుమతించనిది అని 1960 నుంచి 1962 వరకు లేబుల్ చేశారు. రామకృష్ణన్ వద్ద నాలుగు ప్రాథమిక గణిత క్రియలు చేసే మార్చెంట్ కాలిక్యులేటర్, ముద్రిత త్రికోణమితి పట్టికలు మాత్రమే ఉన్నాయని, ఆయన స్వీయ వృత్తాంతం ప్రకారం ఆ పనికి రోజువారీ కృషితో పూర్తి ఏడాది పట్టిందని శ్రీనివాసన్, సహచరులు జోడిస్తున్నారు.

“Stereochemistry of polypeptide chain configurations” పత్రం జర్నల్ ఆఫ్ మాలిక్యులర్ బయాలజీ, సంపుటి 7, పేజీలు 95 నుంచి 99లో, 1963 జూలైలో, రామచంద్రన్, రామకృష్ణన్, శశిశేఖరన్ రచయితలుగా ప్రచురితమైంది. ఫై, సై కలయికల్లో సుమారు 30 శాతం మాత్రమే స్టీరియోకెమికల్‌గా అందుబాటులో ఉన్నట్లు చార్టు చూపిందని శ్రీనివాసన్, సహచరులు రాస్తున్నారు. ఆ పటానికి ఆ పేరును మొదట డికర్సన్, గీస్ పాఠ్యపుస్తకం ది స్ట్రక్చర్ అండ్ యాక్షన్ ఆఫ్ ప్రొటీన్స్‌లో ఇచ్చారని వారు జోడిస్తున్నారు.

ప్రొటీన్ నిర్మాణాలు తర్వాత నిర్ధారించిన ఊహ

ప్లాట్ ప్రచురితమైనప్పుడు, ఒక్క ప్రొటీన్ నిర్మాణం కూడా పరిష్కారం కాలేదని రామకృష్ణన్ రెసొనెన్స్‌లో రాస్తున్నారు, అయితే పోగులుగా ఉండే ప్రొటీన్ల కోసం ప్రతిపాదించిన ఆల్ఫా హెలిక్స్, బీటా షీట్ కోణాలు అప్పటికే అనుమతించిన ప్రాంతాల్లో పడ్డాయి. ఒక్క గోళాకార ప్రొటీన్ నిర్మాణం మాత్రమే తెలుసని విజయన్ IUCr నివేదిక చెబుతోంది. ఏదైనా, ప్లాట్ నిర్మాణాలు రావడం కోసం వేచి ఉంది. 2001 నాటికి 15,000కు పైగా తెలుసని, ప్రతి పరిష్కారం సమయంలో, తర్వాత ప్లాట్ తనిఖీ కేంద్రంగా ఉపయోగపడిందని రామకృష్ణన్ గమనిస్తున్నారు. ఆ లెక్కలో వెంకట్రామన్ రామకృష్ణన్ రైబోసోమ్ నిర్మాణాలు వెనుక ఉన్న పద్ధతి అయిన ఎక్స్-రే స్ఫటిక శాస్త్రంతో పరిష్కరించిన నిర్మాణాలు ఉన్నాయి.

ఇది ఎందుకు అసాధారణమో జార్జ్ రోజ్, జానెట్ థార్న్టన్, సహచరులను ఉటంకిస్తూ శ్రీనివాసన్, సహచరులు చెబుతున్నారు: సిద్ధాంతానికి, ప్రయోగానికి మధ్య అసమతుల్యతను ప్రయోగ ఫలితంపై నాణ్యత తనిఖీగా ఉపయోగించే జీవశాస్త్రంలోని అతికొద్ది సందర్భాల్లో ఇది ఒకటి. హెలిక్స్‌లు, స్ట్రాండ్‌లు చార్టులోని తమ సొంత భాగంలో గుంపుగా ఉంటాయి కాబట్టి ప్రొటీన్ ఆకారాన్ని చదవడానికి అవే కోణాలను వాడతారు. రామచంద్రన్ బృందం ఈ ఆలోచనను న్యూక్లిక్ ఆమ్లాలకు, పాలిసాకరైడ్‌లకు కూడా అన్వయించిందని యతీంద్ర సంస్మరణ, రెసొనెన్స్ రెండూ నమోదు చేశాయి.

గుర్తింపు

రామచంద్రన్ 1977లో రాయల్ సొసైటీ ఫెలోగా ఎన్నికయ్యారు. 1999లో ఇంటర్నేషనల్ యూనియన్ ఆఫ్ క్రిస్టల్లోగ్రఫీ ఆయనకు అనామలస్ స్కాటరింగ్ పనికి, కొల్లాజెన్ వంటి పోగు నిర్మాణాలకు, దాని మాటల్లో “అన్నింటికంటే ముఖ్యంగా” స్థూల అణువుల కన్ఫార్మేషన్ పనికి, ప్లాట్‌కు, “అది ఈనాటికీ అత్యంత ఉపయోగకరమైన ధ్రువీకరణ సాధనంగా ఉంది”, ఐదో ఈవాల్డ్ బహుమతిని ఇచ్చింది. ఆయన తరఫున గ్లాస్గో సదస్సులో పతకాన్ని ఎం. విజయన్ స్వీకరించారు. రామచంద్రన్ 2001 ఏప్రిల్ 7న చెన్నైలో 78 ఏళ్ల వయసులో మరణించారు.

కొల్లాజెన్ లేఖ తర్వాత 50 ఏళ్లకు, 2004 ఆగస్టు 7న, న్యూ ఢిల్లీలో ఒక సింపోజియం ఆ వార్షికోత్సవాన్ని పాటించింది, దానికి కౌన్సిల్ ఆఫ్ సైంటిఫిక్ అండ్ ఇండస్ట్రియల్ రీసెర్చ్, సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ విభాగం మద్దతిచ్చాయి, భారత రాష్ట్రపతి అబ్దుల్ కలాం పాల్గొన్నారు. దానిపై విజయన్ నివేదిక రామచంద్రన్‌ను “స్వతంత్ర భారతదేశంలో పనిచేసిన అత్యంత అసాధారణ శాస్త్రవేత్త అని చెప్పవచ్చు” అని పిలుస్తుంది.