Har Gobind Khorana : Le chimiste qui a déchiffré le code de l’ADN et créé le premier gène artificiel est né dans la pauvreté il y a 100 ans dans un village indien

2022 marque le 100e anniversaire du chimiste lauréat du prix Nobel Har Gobind Khorana – du moins le pensons-nous. La date exacte de sa naissance n’est pas connue, car Khorana est né dans la pauvreté dans une classe indienne britannique qui enregistrait rarement de telles dates. Enfant, il devait supplier un voisin pour une braise incandescente afin que sa mère puisse allumer leur feu de cuisine quotidien. Il avait 6 ans avant de posséder son premier crayon.

Khorana a émergé de ce contexte pour recevoir un prix Nobel en 1968 pour avoir déchiffré le code génétique qui traduit les séquences d’ADN en molécules protéiques qui remplissent les fonctions des cellules vivantes.

J’écris une biographie de Khorana dans l’espoir que son histoire inspirera de jeunes scientifiques de tous horizons à poursuivre leurs rêves d’exploration et de découverte.

Éducation et formation

Malgré la pauvreté de sa famille, le père de Khorana a insisté pour éduquer ses enfants. Il leur a appris à lire et à écrire très tôt. Les quatre premières années de scolarité du jeune Khorana se sont déroulées sous un arbre jusqu’à ce que son père aide à établir une école à classe unique dans leur village.

Khorana a fréquenté l’Université du Pendjab, où il a obtenu une maîtrise en chimie en 1945. Cette même année, le gouvernement indien a lancé un programme qui envoyait des étudiants talentueux à l’étranger pour se former. Khorana appartenait à la première cohorte et a obtenu un doctorat. en chimie organique de l’Université de Liverpool en 1948.

Aux termes de sa bourse, il devait retourner en Inde. Mais l’année précédente, Khoran avait rencontré et été captivé par Esther Silber, une Suissesse. Il a choisi de faire une année postdoctorale en Suisse. Sans financement, il a vécu de ses maigres économies pour travailler avec Vladimir Prelog, l’un des plus grands chimistes organiques du monde.

Khorana a également commencé à lire beaucoup sur la chimie de langue allemande, ce qui l’a amené à s’intéresser à une famille de réactifs synthétiques peu connus appelés carbodiimides qui aident à former de plus grandes molécules organiques à partir de composants plus petits. L’un de ces produits chimiques en particulier, le diccyclohexylcarbodiimide ou DCC, est devenu essentiel dans les futurs travaux de Khorana sur l’ADN .

En 1949, Khorana est retourné seul en Inde, mais son poste promis au gouvernement ne s’est jamais concrétisé car le pays nouvellement indépendant était en faillite. Il a réussi à obtenir une bourse à l’Université de Cambridge en Angleterre, qui émergeait comme un centre mondial de biologie moléculaire.

Le travail révolutionnaire qui s’y déroule comprenait le séquençage des molécules de protéines dans leurs composants d’acides aminés ainsi que la détermination de leur structure. Francis Crick et James Watson y démêleraient la structure en double hélice de l’ADN en 1953.

Khorana a commencé à utiliser le DCC chimique pour démonter et assembler les composants d’acides aminés des molécules de protéines. DCC lui a également permis d’assembler des chaînes d’ADN, en commençant par leurs unités fondamentales, les nucléotides .

En 1952, Khorana s’est vu offrir son propre laboratoire à l’Université de la Colombie-Britannique. Esther et Khorana se sont mariés et ont déménagé à Vancouver.

Résoudre le code génétique

À Vancouver, Khorana s’est concentré sur l’utilisation du DCC pour synthétiser des molécules complexes, en particulier des molécules de protéines appelées enzymes qui régissent le métabolisme. Il réussit à synthétiser l’ ATP , la molécule responsable de la production d’énergie dans les cellules.

En 1960, il avait synthétisé une molécule encore plus complexe, la coenzyme A, impliquée dans la digestion. Ce succès fait de lui l’un des chimistes biologistes les plus importants de son temps.

Parce que DCC a également permis à un chercheur d’enchaîner des séquences d’ADN, Khorana a proposé un projet étonnamment ambitieux – la création d’un gène artificiel . Rien de ce genre n’avait jamais été tenté, et c’est devenu le Saint Graal du laboratoire de Khorana.

Khorana a déménagé à l’Université du Wisconsin à Madison en 1960. En 1961, les biochimistes Marshall Nirenberg et Heinrich Matthaei ont annoncé un moyen de traduire des séquences d’ADN en séquences d’acides aminés à l’extérieur d’une cellule vivante. Ils ont d’abord placé une variété de composants cellulaires dans un tube à essai. Lorsqu’ils ont ensuite introduit de courtes séquences d’ADN dans le tube à essai, le système les a traduites en une séquence d’acides aminés qui, à leur tour, faisaient partie d’une protéine.

L’effet sur Khorana était électrisant. Le DCC chimique lui a permis de créer n’importe quelle séquence d’ADN qu’il voulait, ce qui allait au-delà de ce que Nirenberg et Matthaei pouvaient faire. L’insertion de séquences synthétisées dans un tube à essai pourrait produire toutes les séquences d’acides aminés codées par l’ADN.

Plusieurs laboratoires étaient en concurrence pour faire la même chose. Khorana a travaillé 24 heures sur 24 en doubles équipes pour résoudre le code en premier. En 1966, il était complet.

Khorana et Nirenberg ont reçu le prix Nobel en 1968 de physiologie ou médecine, qu’ils ont partagé avec Robert Holley, qui avait découvert une autre molécule impliquée dans la formation des protéines.

Des années plus tard

Résoudre le code génétique était un détour dans la poursuite incessante de Khorana des gènes artificiels. En 1970, Khorana a déménagé son laboratoire au Massachusetts Institute of Technology, où il est resté pour le reste de sa vie. En 1972, il achève enfin la synthèse totale d’un gène fonctionnel en dehors d’un organisme vivant. Il a également montré qu’il pouvait fonctionner correctement dans une bactérie .

Malgré son succès et sa notoriété reconnus, le racisme a gâché la vie de Khorana pendant une grande partie de sa carrière. Sa fille m’a dit qu’au Royaume-Uni et au Canada, il était ridiculisé comme un « Paki » par les résidents blancs. Au Canada, il était moins bien payé et s’attendait à travailler plus que ses collègues blancs. Elle a également noté, aux États-Unis, que leur famille métisse n’osait pas voyager ensemble dans le Sud.

L’héritage de Khorana a également souffert de négligence qui peut être le résultat de préjugés raciaux. Lorsque l’auteur Horace Freeland Judson a mené des entretiens avec des biologistes moléculaires pour son histoire pionnière de la biologie moléculaire en 1979,  » Le huitième jour de la création « , il a ignoré Khorana – bien que des dizaines de personnages blancs de moindre importance aient été interviewés et aient reçu leur dû. Même si Khorana et Crick étaient en contact constant pendant les années où le code génétique a été déchiffré, Khorana n’obtient qu’une mention éphémère dans la biographie de Crick par Robert C. Olby .

Mais cette négligence est en train de changer, car une nouvelle génération d’écrivains a commencé à construire une histoire des sciences plus précise et plus inclusive.

Sahotra Sarkar

Professeur de philosophie et de biologie intégrative, Université du Texas à Austin College of Liberal Arts