La vie de Har Gobind Khorana : Pionnier de l’acide nucléique

Har Gobind Khorana (9 janvier 1922 – 9 novembre 2011) a démontré le rôle des nucléotides dans la synthèse des protéines. Il a partagé le prix Nobel de physiologie ou de médecine de 1968 avec Marshall Nirenberg et Robert Holley. Il est également crédité d’avoir été le premier chercheur à produire le premier gène synthétique complet.

Faits en bref : Har Gobind Khorana

• Nom complet : Har Gobind Khorana
• Connu pour : Recherche montrant le rôle des nucléotides dans la synthèse des protéines et la première synthèse artificielle d’un gène complet.
• Né : 9 janvier 1922 à Raipur, Punjab, Inde britannique (aujourd’hui Pakistan)
• Les parents : Krishna Devi et Ganpat Rai Khorana
• Décédé : Le 9 novembre 2011 à Concord, Massachusetts, États-Unis
• L’éducation : Doctorat, Université de Liverpool
• Principales réalisations : Prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1968
• Conjoint : Esther Elizabeth Sibler
• Les enfants : Julia Elizabeth, Emily Anne et Dave Roy

Premières années

Har Gobind Khorana est probablement né de Krishna Devi et de Ganpat Rai Khorana le 9 janvier 1922. Bien que cette date soit officiellement enregistrée, il n’est pas certain qu’il s’agisse de sa date de naissance exacte. Il avait quatre frères et soeurs et était le plus jeune des cinq enfants.

Son père était un employé des services fiscaux. Alors que la famille était pauvre, ses parents ont réalisé la valeur du niveau d’éducation et Ganpat Rai Khorana a fait en sorte que sa famille soit alphabétisée. D’après certains témoignages, ils étaient la seule famille alphabétisée de la région. Khorana a fréquenté le lycée D.A.V., puis s’est inscrit à l’université du Pendjab où il a obtenu une licence (1943) et une maîtrise (1945). Il s’est distingué dans les deux cas et a obtenu un diplôme avec mention pour chacun d’entre eux.

Par la suite, il a obtenu une bourse du gouvernement indien. Il a utilisé cette bourse pour obtenir son doctorat en 1948 à l’université de Liverpool en Angleterre. Après avoir obtenu son diplôme, il a travaillé comme post-doctorant en Suisse sous la tutelle de Vladimir Prelog. Prelog influencera grandement Khorana. Il a également effectué des travaux post-doctoraux supplémentaires à l’université de Cambridge en Angleterre. Il a étudié à la fois les acides nucléiques et les protéines pendant son séjour à Cambridge.

Pendant son séjour en Suisse, il a rencontré et épousé Esther Elizabeth Sibler en 1952. De leur union naissent trois enfants, Julia Elizabeth, Emily Anne et Dave Roy.

Carrière et recherche

En 1952, Khorana s’installe à Vancouver, au Canada, où il accepte un poste au British Columbia Research Council. Les installations n’étaient pas très étendues, mais les chercheurs étaient libres de poursuivre leurs intérêts. Pendant cette période, il a travaillé sur des recherches impliquant à la fois des acides nucléiques et des esters de phosphate.

En 1960, Khorana a accepté un poste à l’Institute for Enzyme Research de l’université du Wisconsin, dont il était le co-directeur. Il est devenu le professeur Conrad A. Elvehjem des sciences de la vie à l’université du Wisconsin en 1964.

Khorana est devenu citoyen américain en 1966. En 1970, il devient professeur de biologie et de chimie Alfred P. Sloan au Massachusetts Institute of Technology (MIT), à Cambridge, Massachusetts. En 1974, il devient le professeur Andrew D. White (hors cadre) à l’université Cornell d’Ithaca, dans l’État de New York.

Découverte de l’ordre des nucléotides

La liberté qui a débuté au Canada au British Columbia Research Council dans les années 1950 a été déterminante pour les découvertes ultérieures de Khorana concernant les acides nucléiques. Avec d’autres, il a contribué à expliquer le rôle des nucléotides dans la construction des protéines.

Le nucléotide est l’élément fondamental de l’ADN. Les nucléotides de l’ADN contiennent quatre bases azotées différentes : la thymine, la cytosine, l’adénine et la guanine. La cytosine et la thymine sont des pyrimidines, tandis que l’adénine et la guanine sont des purines. L’ARN est similaire, mais l’uracile est utilisé à la place de la thymine. Les scientifiques ont réalisé que l’ADN et l’ARN étaient impliqués dans l’assemblage des acides aminés en protéines, mais les processus exacts par lesquels tout cela fonctionnait n’étaient pas encore connus.

Nirenberg et Matthaei avaient créé un ARN synthétique qui ajoutait toujours l’acide aminé phénylalanine à un brin d’acide aminé lié. S’ils synthétisaient de l’ARN avec trois uraciles ensemble, les acides aminés produits étaient toujours uniquement de la phénylalanine. Ils avaient découvert le premier codon triplet.

À cette époque, Khorana était un expert en synthèse de polynucléotides. Son groupe de recherche s’est servi de son expertise pour montrer quelles combinaisons de nucléotides forment quels acides aminés. Ils ont prouvé que le code génétique est toujours transmis dans un ensemble de trois codons. Ils ont également constaté que certains codons indiquent à la cellule de commencer à fabriquer une protéine, tandis que d’autres lui indiquent de cesser de fabriquer une protéine.

Leurs travaux ont permis d’expliquer un certain nombre de facettes du fonctionnement du code génétique. En plus de montrer que trois nucléotides spécifient un acide aminé, leur travail a montré dans quelle direction l’ARNm est lu, que les codons spécifiques ne se chevauchent pas et que l’ARN est « l’intermédiaire » entre l’information génétique de l’ADN et la séquence d’acides aminés de certaines protéines.

C’est sur cette base que Khorana a reçu, avec Marshall Nirenberg et Robert Holley, le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1968.

Découverte de gènes synthétiques

Dans les années 1970, le laboratoire de Khorana a achevé la synthèse artificielle d’un gène de levure. Il s’agissait de la première synthèse artificielle d’un gène complet. Beaucoup ont salué cette synthèse comme une marque majeure dans le domaine de la biologie moléculaire. Cette synthèse artificielle a ouvert la voie à des méthodes plus avancées qui allaient suivre.

La mort et l’héritage

Khorana a reçu un grand nombre de prix au cours de sa vie. Le plus important est le prix Nobel de physiologie ou de médecine de 1968, déjà mentionné. Il a également reçu la médaille nationale des sciences, la médaille d’honneur d’Ellis Island et le prix de la Fondation Lasker pour la recherche médicale fondamentale. Il a reçu le prix Merck et le prix de l’American Chemical Society pour ses travaux en chimie organique.

Il a obtenu un certain nombre de diplômes honorifiques dans des universités en Inde, en Angleterre, au Canada, ainsi qu’aux États-Unis. Au cours de sa carrière, il est l’auteur ou le co-auteur de plus de 500 publications/articles dans diverses revues scientifiques.

Har Gobind Khorana est mort de causes naturelles à Concord, Massachusetts, le 9 novembre 2011. Il était âgé de 89 ans. Sa femme, Esther, et l’une de ses filles, Emily Anne, l’ont précédé dans la mort.

Sources

• « Le prix Nobel de physiologie ou de médecine 1968 ». NobelPrize.org, www.nobelprize.org/prizes/medicine/1968/khorana/biographical/.
• Britannica, les éditeurs de l’Encyclopédie. « Har Gobind Khorana ». Encyclopaedia Britannica, Encyclopaedia Britannica, Inc. 12 décembre 2017, www.britannica.com/biography/Har-Gobind-Khorana.