КОРАНА (Khorana), Xap Гобинд

род. 9 января 1922 г.
Индийско-американский биофизик Хар Гобинд Корана родился в Райпуре, небольшой деревне в провинции Пенджаб (в настоящее время Пакистан). Его родителями были индийские подданные Ганпат Рай Корана, сборщик налогов в британском колониальном управлении, и Кришна Корана (Деви). Хар Гобинд был младшим из пяти детей. Несмотря на бедность, семья К. была одной из немногих грамотных семей в Райпуре. Начальное образование К. получил во внешкольном классе, с которым занимался сельский учитель. Затем он закончил среднюю школу в Мултане (Пенджаб), а после этого изучал химию в Пенджабском университете в Лахоре. В 1943 г. он получил в этом университете степень бакалавра наук с отличием, а два года спустя - степень магистра наук с отличием.
В 1945 г. К. получил государственную стипендию и уехал изучать органическую химию в Ливерпульский университет. В 1948 г. за диссертацию, посвященную химическому пигменту виолацеину, окрашивающему некоторые бактериальные клетки, он получил докторскую степень по органической химии, после чего в течение года изучал химическую структуру некоторых алкалоидов (органических оснований) вместе с Владимиром Прелогом в Цюрихском федеральном технологическом институте в Швейцарии. В конце 1949 г. К. был назначен на должность научного сотрудника в Кембриджском университете. Здесь, работая вместе с Александером Тоддом, он заинтересовался биохимией нуклеиновых кислот - высокомолекулярных органических соединений, содержащихся в ядрах клеток.
В 1952 г. К. стал директором отдела органической химии Исследовательского совета Британской Колумбии в Университете Британской Колумбии в Ванкувере (Канада). Здесь он изучал химическую структуру ацетилкоэнзима А. Ферменты, или энзимы, - это биологически активные вещества белковой природы, ускоряющие биохимические реакции в клетках, а коэнзимы (коферменты) - это соединения, обычно входящие в состав ферментов и обеспечивающие их активность. Ацетилкоэнзим А, открытый Фрицем Липманом в 1945 г., представляет собой продукт конденсации коэнзима А с уксусной кислотой и играет ключевую роль в обмене углеводов, жиров и белков в клетках. В 1949 г. К. и его коллега Джон Моффат синтезировали ацетилкоэнзим А. Поскольку разработанный ими метод был гораздо проще и дешевле, чем существовавшие ранее способы выделения этого вещества из дрожжей, он дал возможность получать ацетилкоэнзим А в количествах, необходимых для изучения таких клеточных процессов, как расщепление углеводов с высвобождением энергии. Эта работа принесла К. мировое признание.
В 1960 г. К. был назначен одним из руководителей Института исследований ферментов Висконсинского университета в Мадисоне. В следующем году он опубликовал работу 'Значение новейших достижений в химии эфиров фосфорной кислоты для биологических процессов' ('Some Recent Developments in the Chemistry of Phosphate Esters of Biological Interest'). В 1963 г. он был назначен одним из редакторов 'Журнала Американского химического общества' ('Journal of the American Chemical Society'). В следующем году К. занял должность профессора биологических наук в Висконсинском университете. С этого времени он начал заниматься главными проблемами современной генетики - биохимией нуклеиновых кислот, биосинтезом клеточных белков (ферментов) и природой генов.
Генетика как наука зародилась в 1866 г., когда Грегор Мендель опубликовал работы по наследованию окраски цветков садового гороха. Мендель считал, что за наследование физических свойств организма отвечают некие 'элементы', которые сегодня называются генами. В 1869 г. Фридрих Мишер обнаружил, что гены локализованы в хромосомах ядер клеток. В первой половине XX в. в результате многочисленных исследований была выяснена биохимическая структура двух нуклеиновых кислот - рибонуклеиновой кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Гены образованы ДНК, управляющей синтезом клеточных белков, ферментов и коферментов и регулирующей биохимические процессы в клетках.
В 1953 г. Фрэнсис Крик и Джеймс Д. Уотсон расшифровали трехмерную структуру ДНК. ДНК оказалась похожей на веревочную лестницу, свернутую в двойную спираль. Двойная спираль ДНК состоит из двух цепей нуклеотидов, каждый из которых в свою очередь образован углеводом дезоксирибозой, азотистым основанием и фосфатом. Через фосфатные группировки нуклеотиды связаны друг с другом, а внутри двойной спирали они соединены через пары азотистых оснований ('ступеньки лестницы'). Чередование четырех оснований и определяет генетический код ДНК. Триплет оснований (т.е. последовательность из трех оснований) представляет собой генетическую инструкцию для включения той или иной аминокислоты в молекулу белка, состоящую из цепей таких аминокислот. Один ген содержит набор инструкций для синтеза одной молекулы белка.
Молекулы РНК, также состоящие из нуклеотидных цепей, дублируют генетический код ДНК и переносят его к цитоплазматическим органеллам - рибосомам, в которых происходит синтез белка. Кроме того, РНК отвечает за перенос аминокислот к месту синтеза.
В начале 60-х гг. К. занялся расшифровкой генетического кода. ДНК кодирует 20 аминокислот, а количество возможных разновидностей триплетов, образованных четырьмя нуклеотидами с различными основаниями, составляет 4·4·4 = 64. К. решил выяснить, какая последовательность оснований в триплете кодирует каждую из 20 аминокислот. Незадолго до этого исследователь из Национального института здоровья Маршалл У. Ниренберг разработал систему для синтеза белковых молекул, состоящую из смеси ДНК, РНК, аминокислот, рибосом и необходимых ферментов.
С помощью системы Ниренберга К. провел серию опытов, в которых смог определить последовательность нуклеотидов в триплетах, кодирующую каждую из 20 аминокислот. Он обнаружил, что некоторым аминокислотам соответствует более чем один триплет; отсюда был сделан вывод, что генетический код с эволюционной точки зрения несовершенен. К. и его коллеги синтезировали цепи ДНК и РНК, состоящие из 64 возможных триплетов, и выявили те, которые служат сигналом к началу и концу биосинтеза специфического белка. Кроме того, они изучили вторичную химическую структуру транспортной РНК - разновидности РНК, переносящей аминокислоты к рибосомам. Первичная структура - это последовательность нуклеотидов из тех или иных оснований в цепи, а вторичная трехмерная структура зависит от того, в каких участках эта цепь изгибается и контактирует сама с собой. Оказалось, что по своей вторичной структуре транспортная РНК напоминает трехлистный клевер. Последовательность нуклеотидов в 'среднем листке' комплементарна (т.е. дополняет) последовательности нуклеотидов информационной РНК, на которую переписывается генетический код ДНК для передачи к рибосомам. Благодаря этому переносу включение аминокислот в белковую цепь осуществляется в необходимой последовательности.
В 1968 г. К., Роберту У. Холли и Ниренбергу была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине 'за расшифровку генетического кода и его роли в синтезе белков'. В поздравительной речи исследователь из Каролинского института Петер Рейхард сравнил нуклеиновые кислоты и белки с языком, а их составные элементы - с буквами алфавита. Он отметил: 'Химическая структура нуклеиновых кислот определяет химическую структуру белка, а алфавит нуклеиновых кислот - алфавит белков. Генетический код - это словарь, благодаря которому возможен переход с одного алфавита на другой'. Рейхард добавил также, что синтез нуклеиновых кислот, осуществленный К., является 'необходимым условием для окончательного решения проблемы генетического кода'.
Через два года после получения Нобелевской премии К. и его коллеги впервые синтезировали ДНК, содержащую 27 нуклеотидов, соответствующую гену дрожжей. Затем они синтезировали ген кишечной палочки Escherichia coli. С 1971 г. К. работает в должности профессора биологии и химии в Массачусетском технологическом институте.
В 1952 г. К. женился на уроженке Швейцарии Эстер Элизабет Сиблер. В семье у них сын и две дочери. В 1966 г. К. принял американское гражданство. К. очень предан науке, может работать даже без отпуска, так однажды он не брал отпуска 12 лет подряд. К. любит слушать музыку и ходить на прогулки, во время которых он записывает пришедшие в голову идеи.
К. был удостоен многих наград, в т.ч. премии Мерка Канадского химического института (1958), премии Луизы Гросс-Хорвиц Колумбийского университета (1968), премии Альберта Ласкера за фундаментальные медицинские исследования (1968) и медали Уилларда Гиббса Американского химического общества (1974). Он член Национальной академии наук США, Американской ассоциации содействия развитию науки, Американского химического общества и Американского общества биохимиков