马德拉斯的G·N·拉马钱德兰1954年提出胶原三股螺旋，并共同署名1963年的那张图，晶体学家至今仍用它检验蛋白质结构

1954年8月7日，《自然》（Nature）杂志刊出了马德拉斯大学物理系的一封两页长的来信。G·N·拉马钱德兰（G. N. Ramachandran）和戈皮纳特·卡尔塔（Gopinath Kartha）提出，占多数动物全部蛋白质约四分之一的胶原，是由三条并排缠绕的螺旋链构成的。九年后的1963年7月，拉马钱德兰、C·拉马克里希南（C. Ramakrishnan）和V·萨西塞卡兰（V. Sasisekharan）发表了一张图，标出蛋白质链在原子不相互碰撞的前提下，主链可以取的角度。它现在叫拉马钱德兰图，晶体学家至今仍用它来检验自己解出的蛋白质结构。

这两项工作都是在马德拉斯（今金奈）完成的。这张图是1960年至1962年在一台电动台式计算器上算出来的，因为实验室没有计算机。

一位来自埃尔讷古勒姆、拥有剑桥博士学位的物理学家

戈帕拉萨穆德拉姆·纳拉亚纳·拉马钱德兰（Gopalasamudram Narayana Ramachandran）1922年10月8日生于埃尔讷古勒姆。据N·亚廷德拉（N. Yathindra）在《晶体学报》（Acta Crystallographica）上写的讣告，他取得物理荣誉学位后进入班加罗尔的印度科学研究所，跟随C·V·拉曼工作。他的研究型硕士学位做的是混合材料的光学，理学博士（DSc）学位来自马德拉斯大学。亚廷德拉还认为他是第一个记录X射线形貌图的人，这是研究晶体表面特征的一种方法。

1947年至1949年，他以1851年博览会奖学金在剑桥的卡文迪许实验室，当时的负责人是劳伦斯·布拉格（Lawrence Bragg）。他在那里的博士学位，在W·A·伍斯特（W. A. Wooster）指导下，研究的是X射线在晶体中的漫散射，以及这说明了它们的弹性常数的什么情况。1952年，在班加罗尔短暂担任助理教授后，他成为马德拉斯的物理学教授兼系主任。亚廷德拉写道，他正是在这里把注意力转向把X射线衍射用于生物分子。

来自鲨鳐、大鼠和袋鼠的胶原

他最后一位研究生曼朱·班萨尔（Manju Bansal）在《共振》（Resonance）上写道，拉马钱德兰的小组从1952年开始拍摄胶原纤维的X射线照片，这是晶体学家J·D·贝尔纳（J. D. Bernal）访问马德拉斯时的建议。1954年的那封来信写明了材料来源：一种鲨鳐、大鼠尾腱和袋鼠尾腱。为国际晶体学联合会写文章的M·维贾扬（M. Vijayan）补充说，最初的胶原样品来自紧挨着实验室的中央皮革研究所。

班萨尔指出，威廉·阿斯特伯里（William Astbury）以及莱纳斯·鲍林（Linus Pauling）和罗伯特·科里（Robert Corey）早先的模型都与X射线图案不符。胶原在化学上也很棘手。它的氨基酸中大约三分之一是最小的甘氨酸，还含有大量脯氨酸和羟脯氨酸，这是一些限制链怎样弯折的环。

三条链，每隔两个位置就有一个甘氨酸

班萨尔引用了1954年来信自己的描述：模型“每个晶胞含有九个氨基酸残基”，排成三条螺旋链，每条的螺距为9.5埃，每圈三个残基。各链由氢键连在一起。每个肽键都是“反式”，而每一圈的三个碳原子中，有一个根本没有位置放侧基，所以它只能属于甘氨酸。

最后一点把结构和化学连了起来。班萨尔称拉马钱德兰是第一个看出，胶原中甘氨酸以及脯氨酸和羟脯氨酸的比例异常之高，必有结构上的原因的人。班萨尔指出，到2001年，不同胶原中已有400多种突变与人类疾病相联系，绝大多数是替换了一个甘氨酸，而这正是甘氨酸位于三链核心的模型所预测会扰乱它的情形。

1955年，小组修订了模型。拉伸的纤维给出的图案指向三圈十个残基，于是拉马钱德兰和卡尔塔在1955年9月24日的《自然》上，把三条链绕着一根共同的轴缠成绳索状的卷曲螺旋。班萨尔写道，拉马钱德兰在一次演讲中对听众说，这个想法来自月亮，月亮绕地球转时自己也在自转，所以总是以同一面示人。

与里奇和克里克的争论

1955年11月12日，亚历山大·里奇（Alexander Rich）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick）在《自然》上发表了他们自己关于胶原的论文。他们反对马德拉斯模型的一个特点：模型里每三个残基在链间有两个氢键，原子靠得比里奇和克里克认为可能的更近。斯里尼瓦桑（Srinivasan）及同事在《蛋白质科学》（Protein Science）为拉马克里希南写的讣告中，引用了里奇自己的回忆，说因为接触不良，“这个结构是错的”。里奇和克里克，以及另外的考恩（Cowan）、麦加文（McGavin）和诺思（North），提出了每三个残基一个氢键的版本。

拉马钱德兰接受了关于第二个键的意见。他后来与R·钱德拉塞卡兰（R. Chandrasekharan）提出，额外的键可以通过水分子把各链连起来，而芭芭拉·布罗德斯基（Barbara Brodsky）1999年写道，类胶原肽的高分辨率晶体结构后来显示了这种水介导的键。肖尔德斯（Shoulders）和雷恩斯（Raines）在《生物化学年评》（Annual Review of Biochemistry）中说，1955年里奇和克里克把结构修订成了今天被接受的形式，每个三联体在链间有一个氢键，每三圈重复十个残基。班萨尔2006年发表在《印度国家医学杂志》（National Medical Journal of India）上的综述着重点不同，说近来的工作已证实拉马钱德兰和卡尔塔的三股螺旋在本质上是正确的，只是氢键的细节有出入。布罗德斯基补充说，里奇和克里克，以及伦敦国王学院的另一个小组，在1955年各自独立提出了相关的三股螺旋结构。班萨尔写道，西方科学界把这个结构称为“马德拉斯三股螺旋”。

一场围绕近距离接触的争论，如何产生了那张图

这次批评还有第二个结果。斯里尼瓦桑及同事依据拉马克里希南自己的叙述说，剑桥的异议使拉马钱德兰回头去看原子在晶体中实际所处的距离。当时还年轻的教员V·萨西塞卡兰和当时是研究生的拉马克里希南接手了这件事。他们第一次尝试时，把课本上每种原子的大小当作允许的最近距离，结果得到的图上根本没有允许的角度组合。小分子晶体结构显示，真实的原子会比这靠得更近：对碳和氮来说，课本上的半径加起来是3.25埃，而小分子晶体中见到的最近距离通常是2.9埃。《蛋白质科学》的讣告补充说，里奇和克里克假定的距离，连鲍林的α螺旋也会排除掉。

计算是对两个肽单元设置的，肽单元是蛋白质主链上的平面连接，两者在一个碳原子处相连。两个角，称为φ和ψ，描述每个连接处的扭转。拉马克里希南发表在《共振》上的文章说，从负180度到180度之间，按固定间隔的每一对数值都被测试过，并被标为完全允许、部分允许或不允许，时间是1960年至1962年。斯里尼瓦桑及同事补充说，拉马克里希南只有一台只能做四则运算的马钱特（Marchant）计算器，外加印刷的三角函数表，据他自己讲，这项工作每天不停地干，花了整整一年。

论文《多肽链构型的立体化学》（Stereochemistry of polypeptide chain configurations）于1963年7月发表在《分子生物学杂志》（Journal of Molecular Biology）第7卷第95至99页，作者是拉马钱德兰、拉马克里希南和萨西塞卡兰。斯里尼瓦桑及同事写道，这张图显示只有约30%的φ和ψ组合在立体化学上是可及的。他们补充说，这张图第一次得到这个名称，是在迪克森（Dickerson）和盖斯（Geis）的教科书《蛋白质的结构与作用》（The Structure and Action of Proteins）中。

后来被蛋白质结构证实的一项预言

拉马克里希南在《共振》中写道，这张图发表时，还没有一个蛋白质结构被解出，不过为纤维蛋白提出的α螺旋和β折叠的角度，已经落在允许区域内。维贾扬的国际晶体学联合会报告说，当时只知道一个球状蛋白质的结构。无论哪种说法，这张图都等着结构到来。拉马克里希南指出，到2001年，已知结构超过15,000个，这张图在每一个结构解出期间和之后都是一个检查点。这个数字包括用X射线晶体学解出的结构，文卡特拉曼·拉马克里希南的核糖体结构靠的正是这种方法。

斯里尼瓦桑及同事引用乔治·罗斯（George Rose）、珍妮特·桑顿（Janet Thornton）及合作者的话，说明这为什么不寻常：在生物学中，把理论与实验之间的不吻合当作对实验结果的质量检查，是极少数的例子之一。同样的角度也用来读取蛋白质的形状，因为螺旋和链各自聚集在图上自己的区域。亚廷德拉的讣告和《共振》都记录了，拉马钱德兰的小组还把这个想法用到了核酸和多糖上。

荣誉

拉马钱德兰在1977年当选皇家学会会员。1999年，国际晶体学联合会授予他第五届埃瓦尔德奖（Ewald Prize），以表彰他在反常散射、胶原等纤维结构上的工作，并用它的话说，“首要”是大分子构象的工作和那张图，“这张图直到今天仍是最有用的验证工具”。M·维贾扬代他在格拉斯哥大会上领取了奖章。拉马钱德兰2001年4月7日在金奈去世，享年78岁。

2004年8月7日，在那封胶原来信发表50年之际，新德里举行了一场研讨会纪念这一周年，由科学与工业研究理事会和科学技术部支持，印度总统阿卜杜勒·卡拉姆参加。维贾扬关于这次研讨会的报告称拉马钱德兰“可以说是在独立后的印度工作过的最杰出的科学家”。