पंजाब के एक गाँव के कर-क्लर्क के बेटे हर गोबिंद खुराना ने आनुवंशिक कोड को पूरा करने में मदद की, 1970 में 77 क्षार युग्म का जीन बनाया और 1968 का नोबेल पुरस्कार साझा किया

हर गोबिंद खुराना ने 1968 का शरीर-क्रिया विज्ञान या चिकित्सा का नोबेल पुरस्कार मार्शल निरेनबर्ग और रॉबर्ट होली के साथ साझा किया, “आनुवंशिक कोड की व्याख्या और प्रोटीन संश्लेषण में उसकी भूमिका के लिए”, नोबेल फ़ाउंडेशन के शब्दों में। उनका हिस्सा रसायन विज्ञान का था। उन्होंने अपनी चुनी हुई लड़ी में डीएनए और आरएनए अणु अक्षर-अक्षर करके बनाए और उनसे कोड के तीन-अक्षरी शब्दों का अर्थ पढ़ा। उनका जन्म लगभग 100 लोगों के एक पंजाबी गाँव में हुआ, ऐसे परिवार में जो, उनके अपने शब्दों में, व्यावहारिक रूप से वहाँ का अकेला साक्षर परिवार था।

पुरस्कार के दो साल बाद उनकी प्रयोगशाला ने किसी जीन के पहले रासायनिक संश्लेषण की घोषणा की, फ़िलिप शार्प और उत्तम राजभंडारी के लिखे नेशनल एकेडमी ऑफ़ साइंसेज़ के स्मृति-लेख के अनुसार: दोहरी लड़ी वाले डीएनए के 77 क्षार युग्म, रसायन से बने छोटे टुकड़ों को जोड़कर बनाए गए। भारत का विज्ञान पोर्टल उन्हें वह भारतीय वैज्ञानिक कहता है जिसने आनुवंशिक कोड सुलझाया, और भारत सरकार ने उन्हें 1969 में पद्म विभूषण दिया।

कोड क्या है, और 1961 में क्या कम था

डीएनए और आरएनए चार अक्षरों में लिखे जाते हैं। तीन अक्षरों का एक समूह, कोडॉन, कोशिका को बताता है कि प्रोटीन बनाते समय अगला अमीनो अम्ल कौन-सा जोड़ना है, और ऐसे 64 संभावित समूह हैं। भारत का विज्ञान और प्रौद्योगिकी पोर्टल कहता है कि चार क्षार प्रोटीनों में 20 अमीनो अम्लों का क्रम तय करते हैं। कोड को पढ़ने का मतलब 64 प्रविष्टियों की एक सारणी भरना है।

पहली प्रविष्टि 1961 में आई, जब मार्शल निरेनबर्ग और हाइनरिख़ माथाई ने कोशिका-मुक्त जीवाणु निष्कर्ष को केवल यूरेसिल से बना आरएनए दिया, और उसने केवल अमीनो अम्ल फ़ेनिलएलानिन की एक लड़ी बना दी। नोबेल प्रस्तुति-भाषण कहता है कि निरेनबर्ग ने अपने पहले नतीजे अगस्त 1961 में बताए। बाक़ी 63 भरने के लिए चुने हुए अक्षरों वाला, ज्ञात क्रम का आरएनए चाहिए था, और 1961 में रसायन एक बार में आरएनए की केवल कुछ ही इकाइयाँ बना सकता था।

खुराना ने इस समस्या पर वर्ष लगाए थे। प्रस्तुति-भाषण कहता है कि कोड के सारे ब्योरे निरेनबर्ग की पहली रिपोर्ट के पाँच साल से कम में स्थापित हो गए, “मुख्यतः निरेनबर्ग और खुराना के काम से”। भारत में डीएनए को बड़े पैमाने पर पढ़ने की अपनी कोशिश जीनोमइंडिया, 10,074 लोगों का क्रम निकालने वाली परियोजना में है।

लगभग 100 लोगों का एक गाँव

खुराना की नोबेल आत्मकथा उनका जन्मस्थान रायपुर बताती है, पंजाब का एक गाँव जो अब पाकिस्तान में है, और कहती है कि उनके जन्म की सही तारीख़ ज्ञात नहीं है, हालाँकि दस्तावेज़ 9 जनवरी 1922 दिखाते हैं। भारत का विज्ञान और प्रौद्योगिकी पोर्टल और द वायर साइंस का 2022 का एक लेख इसके बजाय मुल्तान देते हैं, वह शहर जहाँ वे स्कूल गए। यह लेख उनके अपने नोट का अनुसरण करता है।

खुराना पाँच बच्चों में सबसे छोटे थे, चार बेटे और एक बेटी। उनके पिता पटवारी थे, एक ग्राम-क्लर्क जो ब्रिटिश शासन में खेती का कर आँकता था। घर में पैसे की तंगी थी, नोबेल जीवनी कहती है, पर पिता बच्चों को पढ़ाने पर अड़े थे। रायपुर के बाक़ी निवासी सभी मुसलमान थे, स्मृति-लेख जोड़ता है, और उनका अकेला हिंदू परिवार था।

स्कूल मुल्तान का डीएवी हाई स्कूल था, जहाँ रतन लाल नाम के एक शिक्षक ने उन्हें प्रभावित किया, और कॉलेज लाहौर का पंजाब विश्वविद्यालय। स्मृति-लेख के वृत्तांत में आगे एक छात्रवृत्ति, 1943 की रसायन की डिग्री और 1945 की एम.एससी. आती हैं। महान सिंह, जिन्हें नोबेल का नोट एक महान शिक्षक और सटीक प्रयोगकर्ता कहता है, ने वहाँ उनके काम का मार्गदर्शन किया।

विभाजन अगस्त 1947 में आया, उनके इंग्लैंड चले जाने के बाद। रायपुर पाकिस्तान का हिस्सा बन गया, और स्मृति-लेख के अनुसार परिवार शरणार्थी के रूप में भारत आया, उनमें से कुछ नई दिल्ली के पास बसे। राजनीतिक पृष्ठभूमि रैडक्लिफ़ रेखा के वृत्तांत में है।

लिवरपूल, ज़्यूरिख़, कैम्ब्रिज और वैंकूवर

भारत सरकार की एक फ़ेलोशिप उन्हें 1945 में लिवरपूल विश्वविद्यालय ले गई। कृषि मंत्रालय द्वारा प्रायोजित और कीटनाशकों तथा फफूँदनाशकों पर काम के लिए तय, वह तब आई जब लौटे हुए युद्ध-सैनिकों ने विश्वविद्यालय में बहुत कम जगहें छोड़ी थीं, स्मृति-लेख कहता है। रसायन विभाग के रोजर बियर ने उनके शोध का मार्गदर्शन किया, और खुराना ने 1948 में पीएच.डी. ली।

इसके बाद 1948 से 1949 तक ज़्यूरिख़ के स्विस फ़ेडरल इंस्टीट्यूट ऑफ़ टेक्नोलॉजी में एक पोस्टडॉक्टरल साल रहा। खुराना व्लादिमीर प्रेलोग के पास बिना किसी सिफ़ारिश या परिचय पत्र के गए, स्मृति-लेख कहता है, और प्रेलोग ने उन्हें स्वीकार कर लिया। खिंचाव का एक हिस्सा भाषा थी, क्योंकि रासायनिक साहित्य का बड़ा भाग जर्मन में था, और वहाँ पढ़ा गया कार्बोडाइइमाइड नाम के एक अभिकर्मक पर एक जर्मन शोध-पत्र उनके बाद के अधिकांश शोध में केंद्रीय भूमिका में रहा। 1949 में भारत में पद की तलाश सफल नहीं हुई, स्मृति-लेख बताता है, और उसके बजाय कैम्ब्रिज में अलेक्ज़ेंडर टॉड की प्रयोगशाला में जगह खुली, जहाँ वे दिसंबर 1949 से रहे।

कैम्ब्रिज में उन्होंने पाया कि डाइसाइक्लोहेक्सिलकार्बोडाइइमाइड, इन्हीं अभिकर्मकों में से एक, फ़ॉस्फ़ेट एस्टरों को पाइरोफ़ॉस्फ़ेटों में जोड़ सकता है, जो टॉड की प्रयोगशाला में केंद्रीय रुचि की अभिक्रिया थी। कार्बोडाइइमाइड विधियों ने बाद में उन्हें निश्चित क्रम वाले डीएनए और आरएनए के टुकड़े बनाने दिए, स्मृति-लेख कहता है। 1952 में गॉर्डन श्रम ने उन्हें वैंकूवर की ब्रिटिश कोलंबिया रिसर्च काउंसिल में नौकरी दी, जहाँ, नोबेल आत्मकथा में उद्धृत श्रम के शब्दों में, “दुनिया भर की आज़ादी” थी। उसी साल उन्होंने एस्थर एलिज़ाबेथ सिबलर से विवाह किया। आर्थर कॉर्नबर्ग और पॉल बर्ग, जो बाद में ख़ुद नोबेल विजेता बने, उनकी विधियाँ सीखने वैंकूवर की प्रयोगशाला आए, स्मृति-लेख कहता है।

मैडिसन के विस्कॉन्सिन विश्वविद्यालय ने उन्हें 1960 में अपने एंज़ाइम रिसर्च इंस्टीट्यूट के तीन सह-निदेशकों में से एक के रूप में बुलाया, और वे संयुक्त राज्य अमेरिका के देशीयकृत नागरिक बने।

दोहराते पैटर्न, 64 त्रिक और बिना अपवाद का नतीजा

विधि, जैसा उनका नोबेल व्याख्यान बताता है, रसायन से बने डीएनए के छोटे टुकड़ों से शुरू हुई, हर एक दो, तीन या चार अक्षरों का दोहराता पैटर्न। डीएनए पॉलिमरेज़, डीएनए की नक़ल करने वाला एक एंज़ाइम, ने उन्हें 50 से 200 गुना लंबा खींचा। फिर दूसरे एंज़ाइम, आरएनए पॉलिमरेज़, ने एक लड़ी को आरएनए में उतारा, अब भी अपने दोहराते पैटर्न में। वह आरएनए जीवाणु एशेरिशिया कोलाई के कोशिका-मुक्त निष्कर्ष में गया, और निकली प्रोटीन की लड़ियों का विश्लेषण हुआ।

बारी-बारी से दोहराते दो अक्षरों ने एक ऐसा प्रोटीन दिया जिसमें दो अमीनो अम्ल बारी-बारी से थे। व्याख्यान का उदाहरण U और C के बारी-बारी वाले आरएनए का है, जिसने सेरीन और ल्यूसीन बनाए, लेकिन अकेला प्रयोग यह नहीं बता सकता था कि कोडॉन UCU का अर्थ सेरीन और CUC का ल्यूसीन है या उलटा। निरेनबर्ग और फ़िलिप लेडर ने एक दूसरा परीक्षण गढ़ा था, जो पूछता था कि जब कोई विशिष्ट तीन-अक्षरी टुकड़ा मौजूद हो तो कौन-सा अमीनो-अम्ल वाहक राइबोसोम से, यानी कोशिका के प्रोटीन-कारख़ाने से, चिपकता है। खुराना के समूह ने इसके लिए सभी 64 ट्राइन्यूक्लियोटाइड संश्लेषित किए, व्याख्यान कहता है। खुराना ने यह भी लिखा कि परीक्षण “पूरी तरह भरोसेमंद साबित नहीं हुआ है”, इसलिए अंतिम सारणी उसे दोहराते पॉलिमरों और दूसरी प्रयोगशालाओं के काम के साथ जोड़कर बनी।

व्याख्यान में खुराना बताते हैं कि दोहराते पॉलिमरों से निकले पूर्वानुमान “एक भी अपवाद के बिना” सही निकले और 1963 से 1967 को लगभग निर्बाध सफलता का दौर कहते हैं। स्मृति-लेख नतीजे का सार देता है। हर कोडॉन त्रिक है, 64 में से 61 अमीनो अम्लों के लिए हैं, और बाक़ी तीन, UAG, UAA और UGA, कोशिका को रुकने को कहते हैं। निरेनबर्ग की टीम और दूसरों ने सारणी के दूसरे हिस्से जोड़े, और तीनों विजेताओं को पुरस्कार का एक-तिहाई हिस्सा मिला। प्रस्तुति-भाषण में कैरोलिंस्का इंस्टिट्यूट के प्रोफ़ेसर पी. राइचर्ड ने कहा: “अंतिम काम का बड़ा हिस्सा खुराना ने किया।” उन्होंने जोड़ा कि खुराना के संश्लेषित न्यूक्लिक अम्ल अंतिम हल की पूर्व-शर्त थे।

स्मृति-लेख की एक और कहानी घोषणा की सुबह की है। खुराना काम करने के लिए बिना रेडियो या टेलीविज़न वाले किराये के झील-किनारे के कॉटेज में गए थे, और एस्थर गाड़ी चलाकर उन्हें बताने गईं। उस दिन प्रयोगशाला के जश्न में उन्होंने दो सहकर्मियों से अपने अगले लक्ष्य की बात की, किसी जीन का रासायनिक संश्लेषण।

1970 में 77 क्षार युग्म का जीन, और पूरी तरह चालू जीन

लक्ष्य ख़मीर के एलानिन ट्रांसफ़र आरएनए का जीन था, एक छोटा आरएनए जो अमीनो अम्लों को राइबोसोम तक ले जाता है। स्मृति-लेख के अनुसार उसे इसलिए चुना गया कि 1965 में वह अकेला जीन-उत्पाद था जिसका क्रम ज्ञात था, होली का काम। 1960 के दशक के मध्य में खोजे गए दो एंज़ाइमों, पॉलिन्यूक्लियोटाइड काइनेज़ और डीएनए लाइगेज़, ने टीम को पाँच से बीस इकाई के छोटे टुकड़े बनाने, उन्हें उनके पूरक साथियों पर पंक्तिबद्ध करने और जोड़ों को सील करने दिया।

नेचर ने शोध-पत्र 4 जुलाई 1970 को 13 लेखकों के नाम से छापा। उसका सार कहता है कि रासायनिक रूप से संश्लेषित खंडों को जोड़कर दोहरी लड़ी का डीएनए बना, जो सबसे पहले पहचाने गए टीआरएनए के जीन के अनुरूप था। उसकी लंबाई 77 क्षार युग्म थी, स्मृति-लेख कहता है, और 1972 में जर्नल ऑफ़ मॉलिक्यूलर बायोलॉजी का पूरा एक अंक तेरह ब्योरेवार शोध-पत्रों से भरा।

शार्प और राजभंडारी इसे उस पूरी तरह सक्रिय टीआरएनए जीन से अलग रखते हैं “जिसमें उसकी अभिव्यक्ति के लिए सभी ज़रूरी क्रम हों”, जो वे कहते हैं 1979 में पूरा हुआ। 16 फ़रवरी 1979 का साइंस का शोध-पत्र इस काम का वर्णन करता है: ई. कोलाई के एक टायरोसीन सप्रेसर टीआरएनए के पूर्ववर्ती का 126 न्यूक्लियोटाइड का डीएनए, नियंत्रण क्रमों के साथ पूर्ण किया गया, कुल लंबाई सार के अनुसार 207 क्षार युग्म और स्मृति-लेख के अनुसार 208। सार के अनुसार जीन परखनली में अनूदित हुआ और जीवित कोशिकाओं में रुकने के संकेत के सप्रेसर के रूप में सक्रिय दिखा। एमआईटी की श्रद्धांजलि और विस्कॉन्सिन विश्वविद्यालय जीवित कोशिका में पहले पूरी तरह चालू जीन को 1976 का बताते हैं, और स्मृति-लेख नोट करता है कि 1979 के सारांश से पहले 1976 के जर्नल ऑफ़ बायोलॉजिकल केमिस्ट्री के एक अंक में लगातार बारह शोध-पत्र आए थे।

एमआईटी ने उन्हें 1970 में बुलाया, और वे 2007 में अवकाश-ग्रहण तक जीवविज्ञान और रसायन विज्ञान की अल्फ़्रेड पी. स्लोअन पीठ पर रहे। शार्प और राजभंडारी का तर्क है कि जीन का काम 1970 के दशक के मध्य के पुनर्संयोजक डीएनए तरीक़ों की नींव का हिस्सा था। वे विस्कॉन्सिन समूह के 1970 के एक शोध-पत्र की ओर भी इशारा करते हैं, जो डीएनए द्विगुणन को गरम करने, प्राइमर और पॉलिमरेज़ जोड़ने और दोहराने का चक्र बताता है, जो उनके अनुसार, पीछे मुड़कर देखने पर, उस पॉलिमरेज़ चेन रिएक्शन के बहुत निकट लगता है जिसका वर्णन कैरी मुलिस और सहयोगियों ने 1985 में किया।

रोडॉप्सिन, और प्रकाश भाँपने वाले प्रोटीनों के जीन

1970 के दशक के मध्य से, भारत का विज्ञान पोर्टल कहता है, खुराना झिल्ली-प्रोटीनों की ओर मुड़े, बैक्टीरियोरोडॉप्सिन से शुरू करके, जो प्रकाश से प्रोटॉन पंप करता है, फिर रोडॉप्सिन, रेटिना का प्रकाश-संवेदी प्रोटीन। स्मृति-लेख कहता है कि उन्होंने दिखाया कि बैक्टीरियोरोडॉप्सिन को पूरी तरह खोला और फिर सक्रिय रूप में मोड़ा जा सकता है, जिससे शोधकर्ता एकल अमीनो-अम्ल बदलावों का प्रभाव परख सके। वह रोडॉप्सिन को जी-प्रोटीन-युग्मित ग्राही परिवार का आदि-रूप कहता है, मनुष्यों में लगभग 750 जीनों का एक परिवार।

जीन बनाने का कौशल आगे गया। रिपोर्टें आईं: फ़रवरी 1986 में पीएनएएस में गोजातीय रोडॉप्सिन का 1,057 क्षार युग्म का संश्लेषित जीन, 72 रासायनिक टुकड़ों से जोड़ा गया, और जुलाई 1987 में जर्नल ऑफ़ बायोलॉजिकल केमिस्ट्री में बैक्टीरियो-ऑप्सिन का 757 क्षार युग्म का जीन, बैक्टीरियोरोडॉप्सिन का प्रोटीन वाला हिस्सा। हर एक को समान दूरी पर रखे प्रतिबंधन स्थलों के साथ बनाया गया था, ऐसे स्थान जहाँ कोई चुना हुआ उत्परिवर्तन बनाने के लिए एक छोटा खंड बदला जा सकता है।

सम्मान, और उनका नाम धारण करने वाला कार्यक्रम

नोबेल फ़ाउंडेशन का नामांकन-अभिलेख 1963 से 1974 के बीच खुराना के लिए 15 नामांकन गिनाता है, सब रसायन विज्ञान में; वे चिकित्सा में जीते। एमआईटी की श्रद्धांजलि लुइज़ा ग्रॉस हॉर्विट्ज़ पुरस्कार और बुनियादी चिकित्सा शोध के लिए लास्कर पुरस्कार, दोनों 1968 में, 1974 का विलार्ड गिब्स पदक, 1980 का गेयर्डनर पुरस्कार और 1987 का पॉल कायज़र पुरस्कार गिनाती है। स्मृति-लेख के अनुसार वे 1966 में नेशनल एकेडमी ऑफ़ साइंसेज़ के सदस्य चुने गए। भारतीय प्रयोगशाला में शुरू हुए विज्ञान के एक और नोबेल के लिए देखिए सी. वी. रमन और उनके नाम वाला प्रभाव।

खुराना का निधन मैसाचुसेट्स के कॉनकॉर्ड में 9 नवंबर 2011 को स्वाभाविक कारणों से हुआ, 89 साल की उम्र में, एमआईटी ने बताया। उनके सहकर्मी राजभंडारी ने एमआईटी से कहा कि “वे जितने अच्छे थे, उतने ही मेरे जाने सबसे विनम्र लोगों में से एक थे”।

खुराना कार्यक्रम 2007 में विस्कॉन्सिन-मैडिसन विश्वविद्यालय में असीम अंसारी और केनेथ शापिरो ने शुरू किया, विश्वविद्यालय का कृषि कॉलेज बताता है, चुने हुए भारतीय संस्थानों और विस्कॉन्सिन के बीच छात्रों के आदान-प्रदान के लिए। 2008 की गर्मियों में इसने 14 भारतीय स्नातक छात्रों को दस हफ़्ते के लिए विस्कॉन्सिन की प्रयोगशालाओं में रखा: पाँच आईआईटी से दस, अलीगढ़ मुस्लिम विश्वविद्यालय से दो, जवाहरलाल नेहरू विश्वविद्यालय से एक और पंजाब कृषि विश्वविद्यालय से एक, कार्यक्रम के अपने अपडेट के अनुसार। भारत-अमेरिका विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी फ़ोरम का पृष्ठ इसे भारत के जैव प्रौद्योगिकी विभाग और विनस्टेप फ़ॉरवर्ड के साथ चलाया जाने वाला बताता है, 10 से 12 हफ़्ते की नियुक्तियों के साथ, जो हवाई किराया, वृत्ति और स्वास्थ्य बीमा कवर करती हैं।