9 novembre 2011 – Har Gobind Khorana, biologiste indien naturalisé américain

Khorana, l’un des premiers scientifiques à démontrer le rôle des nucléotides dans la synthèse des protéinesHar Gobind Khorana (1922-2011), est né de parents hindous à Raipur, un petit village du Pendjab, qui fait maintenant partie de l’est du Pakistan. La date exacte de sa naissance n’est pas connue ; celui indiqué dans les documents est le 9 janvier 1922. Il est le plus jeune d’une famille d’une fille et de quatre fils. Son père était un «patwari», un commis à la fiscalité agricole de village dans le système de gouvernement indien britannique. Bien que pauvre, son père se consacrait à l’éducation de ses enfants et ils étaient pratiquement la seule famille alphabétisée du village habité par une centaine de personnes. Har Gobind Khorana a fréquenté le lycée DAV à Multan (aujourd’hui le Pendjab occidental) ; Ratan Lal, l’un de ses professeurs, l’a beaucoup influencé durant cette période. Plus tard, il a étudié à l’Université du Pendjab à Lahore où il a obtenu un M. Sc. diplôme. Mahan Singh, un grand professeur et un expérimentateur précis, était son superviseur.  Khorana a vécu en Inde jusqu’en 1945, date à laquelle l’attribution d’une bourse du gouvernement indien lui a permis d’aller en Angleterre et il a étudié pour un doctorat à l’Université de Liverpool. Roger JS Beer a supervisé ses recherches et, en outre, s’est occupé de lui avec diligence. C’était l’introduction de Khorana dans la civilisation et la culture occidentales.Khorana passe une année postdoctorale (1948-1949) à la Eidgenössische Technische Hochschule de Zurich avec le professeur Vladimir Prelog. L’association avec le professeur Prelog façonna incommensurablement sa pensée et sa philosophie envers la science, le travail et l’effort.  Après une brève période en Inde à l’automne 1949, Khorana retourna en Angleterre où il obtint une bourse pour travailler avec le Dr (maintenant professeur) GW Kenner et le professeur (maintenant Lord) AR Todd. Il séjourna à Cambridge de 1950 à 1952. Encore une fois, ce séjour s’avéra d’une valeur décisive pour Khorana. L’intérêt pour les protéines et les acides nucléiques a pris racine à cette époque. Une offre d’emploi en 1952 du Dr Gordon M. Shrum de la Colombie-Britannique (maintenant chancelier de l’Université Simon Fraser, Colombie-Britannique) l’a amené à Vancouver. Le British Columbia Research Council offrait à l’époque très peu d’installations, mais il y avait « toute la liberté du monde », pour reprendre les mots du Dr Shrum, de faire ce que le chercheur aimait faire. Au cours des années suivantes, avec l’inspiration et les encouragements du Dr Shrum et l’aide fréquente et les conseils scientifiques du Dr Jack Campbell (maintenant chef du département de microbiologie à l’Université de la Colombie-Britannique), un groupe a commencé à travailler dans le domaine des esters de phosphate et acides nucléiques. Parmi les nombreux collègues dévoués et loyaux de cette période, il faut citer en particulier le Dr Gordon M. En 1960, Khorana a déménagé à l’Institut de recherche sur les enzymes de l’Université du Wisconsin. Il est devenu un citoyen naturalisé des États-Unis. Depuis l’automne 1970, Khorana est professeur Alfred P. Sloan de biologie et de chimie au Massachusetts Institute of Technology.Har Gobind Khorana s’est marié en 1952 avec Esther Elizabeth Sibler, d’origine suisse. Esther a donné un but constant à sa vie à une époque où, après six ans d’absence de son pays natal, Khorana ne se sentait pas à sa place partout et chez lui nulle part. Ils ont trois enfants : Julia Elizabeth (née le 4 mai 1953), Emily Anne (née le 18 octobre 1954) et Dave Roy (né le 26 juillet 1958).

Le prix Nobel de physiologie ou médecine 1968

Dans les années 1950, Khorana a été établi que l’information génétique est transférée de l’ADN à l’ARN, puis aux protéines. Une séquence de trois nucléotides dans l’ADN correspond à un certain acide aminé dans une protéine. Comment ce code génétique a-t-il pu être déchiffré ? Après que Marshall Nirenberg ait découvert la première pièce du puzzle, le reste du code a été progressivement révélé dans les années qui ont suivi. Har Gobind Khorana a apporté d’importantes contributions à ce domaine en construisant différentes chaînes d’ARN à l’aide d’enzymes. En utilisant ces enzymes, il a pu produire des protéines. Les séquences d’acides aminés de ces protéines ont ensuite résolu le reste du puzzle.

Khorana a été l’un des premiers scientifiques à démontrer le rôle des nucléotides dans la synthèse des protéines et a aidé à déchiffrer le code génétique. Il a également aidé à développer des morceaux de gènes artificiels conçus sur mesure et des méthodes qui ont anticipé l’invention du processus de réaction en chaîne par polymérase (PCR), une technologie biochimique utilisée pour amplifier une seule ou quelques copies d’un morceau d’ADN.

Famille

Har Gobind Khorana était le plus jeune de cinq enfants, une fille et quatre garçons. Ses parents étaient hindous et vivaient à Raipur, un petit village de 100 habitants basé dans le Pendjab, une région attribuée au Pakistan après la partition de l’Inde britannique. C’est ici que Khorana est né. Le père de Khorana, Ganpat Rai, était un patwai (commis aux impôts agricoles du village) qui travaillait pour le gouvernement indien britannique.  Bien que très pauvre, le père de Khorana s’est efforcé d’éduquer ses enfants au plus haut niveau. Non seulement il leur a appris à lire, mais il a également créé une école à classe unique dans le village. En conséquence, Khorana et ses frères et sœurs faisaient partie de la poignée de personnes alphabétisées du village. Pendant son enfance, Khorana se réveillait tôt chaque matin pour chercher une braise pour allumer le feu de cuisine à la maison. Il l’a fait en cherchant une maison dans le village avec de la fumée sortant de sa cheminée. Il était également courant pour lui de s’asseoir sur les marches du bureau de poste pour transcrire des lettres destinées aux villageois analphabètes.  En 1952, Khorana épousa Esther Elizabeth Sibler, une Suissesse qu’il avait rencontrée en 1947 lors d’une visite à Prague. Khorana appréciait grandement la stabilité qu’Esther apportait dans sa vie, ayant passé les 6 années précédentes à vivre loin de sa famille et de son pays d’origine. Esther l’a initié à la musique classique occidentale pour laquelle il a développé une passion et leur maison était remplie de peintures et de nombreux livres sur la science, l’art et la philosophie. Khorana avait également un profond intérêt pour la nature et faisait régulièrement de la randonnée et de la natation. Souvent, il utilisait la solitude de longues promenades pour réfléchir à des problèmes scientifiques.

Lui et Esther ont eu trois enfants: Julia Elizabeth (née en 1953), Emily Anne (née en 1954; décédée en 1979) et Dave Roy (né en 1958). Ils sont tous nés au Canada. Khorana était connu pour sa grande modestie et son humilité et il n’aimait pas la publicité. Il est devenu citoyen américain naturalisé en 1966.

Éducation

Khorana a reçu ses quatre premières années d’études auprès d’un enseignant du village alors qu’il était assis sous un arbre. Après cela, Khorana a fréquenté le lycée DAV dans la ville voisine de Multan (aujourd’hui le Pendjab occidental), puis a postulé pour étudier la littérature anglaise et la chimie au Government College de Lahore, affilié à l’Université du Pendjab. Finalement, il décida d’étudier la chimie et obtint son baccalauréat en 1943. Deux ans plus tard, il avait terminé une maîtrise dans la même institution.  En 1945, Khorana a obtenu une bourse du gouvernement indien pour entreprendre un doctorat en Angleterre qu’il avait l’intention d’utiliser pour étudier les insecticides et les fongicides. Il atterrit cependant, étudiant la chimie des mélanines sous la supervision de Roger JS Beer à l’Université de Liverpool. C’était le seul stage de doctorat que le bureau du haut-commissariat indien à Londres pouvait le trouver. Khorana a terminé son doctorat en 1948.

Carrière

Dès le début, Khorana ne s’est pas tenu aux frontières rigides des disciplines et son travail devait l’emmener à travers les domaines de la chimie, de la biologie et de la physique. C’était inhabituel pour les scientifiques de sa génération. Chaque fois qu’il entreprenait un nouveau projet, Khorana s’assurait du temps dans d’autres laboratoires afin de maîtriser les techniques dont il avait besoin pour faire avancer une idée.  Dès la fin de son doctorat, se basant sur l’importance de la littérature scientifique allemande, Khorana a décidé qu’il gagnerait à poursuivre ses recherches post-doctorales dans un pays germanophone. À cette fin, il a passé 11 mois à Zurich entre 1948 et 1949 au Laboratoire de chimie organique de l’École polytechnique fédérale de Suisse (ETH) où il a étudié la chimie des alcaloïdes avec Vladimir Prelog. Khorana appréciait grandement la philosophie et l’éthique de travail que Prelog lui avait transmises pendant cette période.  Khorana a malheureusement dû écourter sa visite en Suisse car il n’avait pas d’allocation et ses économies s’épuisaient. Par la suite, Khorana est retourné au Pendjab afin de remplir les conditions de sa bourse du gouvernement indien. Il a cependant du mal à trouver un emploi en raison des bouleversements provoqués par la récente partition de l’Inde britannique.

Ce qui est venu à son secours, c’est l’offre d’une bourse à l’Université de Cambridge. Il l’a obtenu grâce à l’aide du scientifique basé à Cambridge, GW Kenner, qu’il avait rencontré à Zurich. En 1950, Khorana retourna en Angleterre avec de l’argent rassemblé par sa famille élargie pour payer le passage de son navire. Au cours des deux années suivantes, Khorana a travaillé aux côtés d’Alexander Todd pour tenter de définir les structures chimiques des acides nucléiques. C’était une période passionnante pour être à Cambridge car Fred Sanger était alors en train de séquencer l’insuline, la première protéine à être séquencée, et Max Perutz et John Kendrew effectuaient les premières radiographies de la myoglobuline et de l’hémoglobine. Ces travaux ont inspiré Khorana à commencer à étudier les protéines et les acides nucléiques.  En 1952, Khorana s’est vu offrir un poste à Vancouver pour démarrer un nouveau laboratoire de recherche non universitaire sur la base d’une recommandation de Todd à Gordon M. Shrum, directeur du British Columbia Research Council. Alors que le laboratoire de Vancouver disposait de très peu d’installations, Khorana appréciait la liberté que lui offrait ce travail pour poursuivre ses propres recherches. Il a rapidement lancé un certain nombre de projets de recherche sur les esters de phosphage et les acides nucléiques. Un tel travail l’a obligé à développer des méthodes pour synthétiser des oligonucléotides courts. Sa publication de ces techniques a rapidement attiré l’attention de biochimistes notables, tels qu’Arthur Kornberg et Paul Berg, qui étaient impatients de lui rendre visite pour apprendre de lui et obtenir ses réactifs. En 1960, Khorana a déménagé à l’Enzyme Institute de l’Université du Wisconsin-Madison où il a commencé à travailler sur le code génétique et la synthèse chimique d’un gène d’ARN de transfert. Pendant ce temps, lui et ses collègues ont déterminé comment la synthèse des protéines est contrôlée par les nucléotides dans les acides nucléiques. En 1970, Khorana a été transféré au Massachusetts Institute of Technology où il a commencé à étudier le mécanisme moléculaire qui régit les voies de signalisation cellulaire de la vision. C’est un sujet qu’il a poursuivi jusqu’à sa retraite en 2007.

Réalisations

En 1968, Khorana a reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine avec Marshall W. Nirenberg de l’Université Cornell et Robert W Holley des National Institutes of Health. Cela leur a été décerné pour leur élucidation du code génétique et de sa fonction dans la synthèse des protéines. Les travaux de Khorana ont confirmé la découverte de Nirenberg selon laquelle la composition chimique et la fonction d’une nouvelle cellule sont déterminées par la façon dont les quatre nucléotides sont disposés sur «l’escalier» en spirale d’une molécule d’ADN. Il a également démontré que le code nucléotidique est toujours transmis par groupes de trois, appelés codons, et que ces codons ordonnent à la cellule de démarrer et d’arrêter la production de protéines. Khorana a également été l’un des premiers à esquisser la possibilité d’une manipulation génétique. Il l’a fait avant que des gènes individuels n’aient été caractérisés à partir de n’importe quel organisme.

Khorana est également crédité d’avoir conçu des techniques pour la création d’oligonucléorides d’ADN synthétiques, qui ont fourni un élément de base pour la création de gènes artificiels et d’amorces et de matrices pour l’ADN polymérase. Ces travaux ont jeté les bases du développement de la réaction en chaîne par polymérase (PCR), une technique qui permet l’amplification de petits fragments d’ADN à des milliards de copies en quelques heures.  En 1976, Khorana et ses collègues du MIT ont réalisé la première synthèse d’un gène artificiel dans une cellule vivante. Leur méthode de synthèse chimique des gènes a contribué à faciliter des études contrôlées et systématiques sur la façon dont la structure génétique influence le fonctionnement.  Parallèlement à son prix Nobel, Khorana a reçu le prix Louisa Gross Horwitz de l’Université de Columbia et le prix de la Fondation Lasker pour la recherche médicale fondamentale en 1968 ; la médaille Willard Gibbs de la section de Chicago de l’American Chemical Society, en 1974 ; le prix annuel de la Fondation Gairdner, en 1980 ; et le Paul Kayser International Award of Merit in Retina Research, en 1987. En 2007, l’Université du Wisconsin-Madison, le gouvernement indien et le Forum indo-américain sur la science et la technologie ont fondé le programme Khorana en l’honneur de Khorana pour faciliter l’échange d’étudiants entre l’université et les institutions de recherche indiennes.

Har Gobind Khorana (1922-2011)

Gobind Khorana était un biochimiste indo-américain qui a partagé (avec Marshall W. Nirenberg et Robert W. Holley) le prix Nobel de physiologie ou médecine de 1968 « pour leur interprétation du code génétique et de sa fonction dans la synthèse des protéines ». Après que James Watson et Francis Crick aient annoncé la structure en double hélice de l’ADN en 1953, d’autres chercheurs ont cherché à savoir comment les instructions de l’ADN étaient réellement exécutées. Khorana a mis au point des techniques pour en savoir plus sur le code génétique des petites molécules «messagères» d’acide ribonucléique (ARN) de transfert et leurs codons qui contrôlent la construction des protéines. En 1972, il a été le premier scientifique à synthétiser un gène entièrement artificiel à partir de produits chimiques de laboratoire. Dans les années 1980, Khorana a synthétisé le gène de la rhodopsine, une protéine impliquée dans la vision

https://www.whatisbiotechnology.org/index.php/people/summary/Khorana

https://www.bionity.com/en/encyclopedia/Har_Gobind_Khorana.html

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1968/khorana/facts/

https://www.robolab.in/biography-of-dr-hargobind-khorana/