НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ – 1968 ГОДИНА – ФИЗИОЛОГИЯ ИЛИ МЕДИЦИНА – ХАР ГОБИНД КОРАНА

Хар Гобинд Корана (Har Gobind Khorana)

9 януари 1922 г. – 9 ноември 2011 г.

Нобелова награда за физиология или медицина (заедно с Робърт Холи и Маршал Ниренбърг)

(За разшифроването на генетичния код и неговата роля за синтеза на протеини.)

Индийско-американският биохимик Хар Гобинд Корана е роден в Райпур, малко село в провинция Пенджаб (днес на територията на Пакистан). Негови родители са индийските поданици Ганпат Рай Корана, данъчен агент в британската колониална управа, и Кришна Корана (Деви). Хар Гобинд е най-малкото от петте деца в семейството. Въпреки бедността си, семейство Корана е едно от малкото грамотни семейства в Райпур. Началното си образование Корана получава в извънучилищния клас, с който се занимава селски учител. След това завършва средното училище в Мултан (Пенджаб), а после учи химия в Пенджабския университет в Лахор. През 1943 г. получава там степента бакалавър на науките с отличие, а две години по–късно – степента магистър на науките с отличие.

През 1945 г. Корана получава държавна стипендия и отива да учи органична химия в Ливърпулския университет. През 1948 г. за дисертацията си, посветена на химичния пигмент виолацеин, оцветяващ някои бактериални клетки, той получава докторска степен по органична химия, след което в продължение на една година изучава химичната структура на някои алкалоиди заедно с Владимир Прелог в Цюрихския федерален технологичен институт в Швейцария. В края на 1949 г. Корана е назначен на длъжността научен сътрудник в Кеймбриджкия университет. Там, работейки заедно с Александър Толд, той започва да се интересува от биохимията на нуклеиновите киселини – високомолекулярни органични съединения, съдържащи се в ядрените клетки.

През 1952 г. Корана става директора на отделя по органична химия към Изследователския съвет на Британска Колумбия в Университета на Британска Колумбия във Ванкувър (Канада). Там той проучва химичната структура на ацетилкоензим А. Ферментите, наречени още ензими, са биологично активни вещества с белтъчна природа, ускоряващи биохимичните реакции в клетките, а коензимите (коферментите) са съединения, обикновено влизащи в състава на ферментите и осигуряващи тяхната активност. Ацетилкоензимът А, открит от Фриц Липман през 1945 година, е продукт от кондензацията на коензим А с оцетна киселина и играе ключова роля при обмената на въглехидратите, мазнините и протеините в клетките. През 1949 г. Корана и колегата му Джон Мофтат синтезират ацетилкоензим А. Разработеният от тях метод, тъй като е много по-прост и по-евтин от съществуващите преди това начини за синтезирането на това вещество от дрожди, дава възможност да се получи ацетилкоензим А в количества, необходими за изучаването на такива клетъчни процеси като разграждането на въглехидратите с освобождаване на енергия. Тази работа донася на Корана световно признание.

През 1960 г. Корана е назначен за един от ръководителите на Института за изследване на ферментите към Уисконсинския университет в Мадисън. През следващата година той публикува съчинението си, разглеждащо значението на най-новите достижения в химията на етерите и фосфорната киселина за биологичните процеси („Some Recent Developments in the Chemistry of Phosphate Esters of Biological Interest“). През 1963 г. Корана е назначен за един от редакторите на списанието на Американското химическо дружество („Journal of the American Chemical Society“). През следващата година заема длъжността професор по биологични науки в Уисконсинския университет. Оттогава започва да се занимава с основните проблеми на съвременната генетика – биохимията на нуклеиновите киселини, биосинтеза на клетъчните протеини (ферментите) и природата на гените.

Генетиката се заражда през 1855 г., когато Грегор Мендел публикува изследванията си за наследяването на окраската на цветчетата на граха. Мендел смята, че за наследяването на физическите свойства на организма отговарят някакви „елементи“, които днес ние наричаме гени. През 1969 г. Фридрих Мишер открива, че гените са локализирани в хромозомите на клетъчните ядра. През първата половина на ХХ в. в резултат от многобройни изследвания е изяснена биохимичната структура на две нуклеинови киселини – рибонуклеиновата киселина (РНК) и дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК). Гените са образувани от ДНК, която управлява синтеза на клетъчните протеини, ферментите и коферментите и регулира биохимичните процеси в клетките.

През 1953 г. Франсис Крик и Джеймс Д. Уотсън разшифроват тримерната структура на ДНК. ДНК се оказва подобна на стълба, завита в двойна спирала. Двойната спирала на ДНК се състои от две вериги нуклеотиди, всеки от който на свой ред е образуван от въглехидрата дезоксирибоза, азотиста база и фосфат. Чрез фосфатните групи нуклеотидите са свързани един с друг, а вътре в двойната спирала са съединени чрез двойки азотисти бази („стъпалата на стълбата“). Редуването на четири бази определя генетичния код на ДНК. Триплетът от бази (иначе казано, последователността от три бази) е генетична инструкция за включването на една или друга аминокиселина в молекулата на протеина, състояща се от верига подобни аминокиселини. Един ген съдържа комплект от инструкции за синтез на една протеинова молекула.

Молекулата на РНК, състояща се също от нуклеотидни вериги, дублира генетичния код на ДНК и го пренася към цитоплазмените органели – рибозомите, в които се синтезират протеините. Освен това РНК отговаря за пренасянето на аминокиселините към мястото на синтеза.

В началото на 60-те години Корана се заема с разшифроване на генетичния код. ДНК кодира 20 аминокиселини, а броят на възможните разновидности триплети, образувани от четирите нуклеотида с различни бази е 4х4х4 = 64. Корана решава да изясни каква последователност от бази в триплета кодира всяка от 20-те аминокиселини. Малко преди това изследователят от Националния здравен инситут Маршал У. Ниренберг разработва система за синтез на протеинови молекули, съдържаща смес от ДНК, РНК, аминокиселини, рибозома и необходимите ферменти.

С помощта на системата на Ниренберг Корана провежда серия от опити, при които успява да определи последователността от нуклеотиди в триплетите, кодиращи всяка от 20-те аминокиселини. Той открива, че на някои аминокиселини съответства повече от един триплет, от което следва изводът, че генетичният код е несъвършен от еволюционна гледна точка. Корана и неговите колеги синтезират вериги ДНК и РНК, състоящи се от 64-те възможни триплета, и изолират тези, които служат като сигнал за началото и края на биосинтеза на всеки специфичен протеин. Освен това те проучват вторичната химична структура на транспортната РНК – разновидност на РНК, пренасяща аминокиселините до рибозомите. Първичната структура е последователност от нуклеотиди с едни или друга база във веригата, а вторичната тримерна структура зависи от това в кои участъци веригата се извива и контактува сама със себе си. Оказва се, че вторичната структура на РНК прилича на трилистна детелина. Последователността от нуклеотиди в „средното листче“ е комплементарна (иначе казано, допълваща) към последователността от нуклеотиди в информационната РНК, върху която се преписва генетичният код на ДНК за предаване към рибозомите. Благодарение на този пренос включването на аминокиселините в протеиновата верига се осъществява с необходимата последователност.

Две години след връчването на Нобеловата награда Корана и неговите колеги синтезарат за първи път ДНК, съдържаща 27 нуклеотида и съответстваща на гена на дрождите. След това те синтезират гена на бактерията Escherichia coli.

През 1952 г. Корана се жени за Естер Елизабет Сиблер, по произход от Швейцария. Семейството има син и две дъщери. През 1966 г. Корана получава американско гражданство. Той е много предан на науката и може да работи непрекъснато; така веднъж изкарва 12 години, без да излезе в отпуск. Обича да слуша музика и да ходи на разходки, по време на които си записва хрумналите му идеи.

Корана е удостоен с много награди, сред които наградата Мерк на Канадското химическо дружество (1958 г.), наградата Луиза Грос-Хорвиц на Колумбийския университет (1968 г.), наградата Алберт Ласкер за фундаментални медицински изследвания (1968 г.) и медала Уилърд Гибс на Американското химическо дружество (1974 г.). Член е на Националната академия на науките на САЩ, на Американската асоциация за съдействие на развитието на науката, на Американското химическо дружество и на Американското дружество на биохимиците.

Превод от руски: Павел Б. Николов