Buenas ammucurios@s como dice el título que conozcamos juntos a Frances Hamilton Arnold que no tiene que ver con Hamilton de la fórmula 1 un gran piloto, o Arnold Schwarzenegger, conocido por ser Terminator y hacer que corriera mucho Sara Conor. Pero, hoy hablamos de alguien igual de importante pero no tan conocida, hoy hablamos de la científica e ingeniera química Frances Hamilton Arnold.
¿Quién es Frances Hamilton Arnold?
Frances Hamilton Arnold nacida en Pittsburgh el
25 de julio de 1956, es una científica e ingeniera química estadounidense. Esta
mujer, ganó un Premio Nobel de Química en 2018 junto a George P.
Smith y Gregory Winter, en parte este premio se lo dieron al ser
pionera en la investigación de métodos de evolución dirigida para
crear sistemas biológicos útiles, incluyendo enzimas, rutas
metabólicas (como la glucolisis por ejemplo, podéis aprender del metabolismo
celular aquí), circuitos de regulación genética y los organismos
con evolución dirigida.
Actualmente Frances, es catedrática "Linus
Pauling" de ingeniería química, bioingeniería y bioquímica en
el Instituto de Tecnología de California, donde estudia
la evolución y sus aplicaciones en ciencia, medicina, química y
energía. En efecto, se licenció en ingeniería mecánica y aeroespacial
por la Universidad de Princeton en 1979 año. Además, de los cursos
necesarios para finalizar sus estudios siguió estudiando, es decir, que no dejo
de estudiar jaja.
Estudió economía, alemán, italiano y durante un año, se
dedicó a viajar y a trabajar en una fábrica de reactores nucleares. Al
finalizar ese año comenzó a estudiar con el Centro de Estudios Energéticos y
Ambientales de Princeton, en el que se desarrollaban fuentes de energías
sostenibles. Después de graduarse de Princeton en 1979, Frances trabajó como
ingeniera en Corea del Sur y Brasil y en el Instituto de Investigación de
Energía Solar de Colorado (ahora Laboratorio Nacional de Energía Renovable),
que trabajó en el diseño de instalaciones de energía solar para ubicaciones
remotas y ayudó a redactar documentos de posición de las Naciones Unidas (ONU).
Después se doctoró en ingeniería química por la Universidad de
California en Berkeley. Allí desarrolló su trabajo postdoctoral en química
biofísica antes de unirse al Caltech en 1986.
Frances formó parte de la Junta de Ciencias del Instituto
Santa Fe de 1995 a 2000.
Fue miembro del Consejo Asesor del Joint BioEnergy Institute y además, preside
el Panel Asesor de las Becas Packard en Ciencia e Ingeniería. También
perteneció al Consejo Asesor del presidente de la Universidad de Ciencia y
Tecnología King Abdullah (KAUST). También, fue jueza del Premio Queen Elizabeth
de Ingeniería y trabajó con el Intercambio de Ciencia y Entretenimiento de la
Academia Nacional de Ciencias para ayudar a los guionistas de Hollywood a
retratar con precisión temas científicos. Por ejemplo, estas asesorías son
fundamentales en series como Big Bang Theory (podéis leer un poco sobre Sheldon
y el Asperger aquí) o Bones o The last of us.
Por si os parece poco, Frances es considerada la cocreadora
de más de 40 patentes estadounidenses,
cofundadora de Gevo, Inc., una empresa para fabricar combustibles y productos
químicos a partir de recursos renovables en 2005. En 2013, ella y dos de sus
antiguos alumnos, Peter Meinhold y Pedro Coelho, cofundaron una empresa llamada
Provivi para investigar alternativas a los plaguicidas para la protección de
cultivos. Ha estado en la junta corporativa de la compañía de genómica Illumina
Inc. desde 2016.
En 2019, fue nombrada miembro del directorio de Alphabet
Inc., lo que convirtió a Arnold en la tercera directora de la empresa matriz de
Google. Es decir, que también es emprendedora y empresaria.
Investigación
Frances es pionera en el uso de la evolución dirigida para
diseñar enzimas que realizan funciones nuevas o que funcionan de manera más
efectiva que las enzimas naturales. Usando los principios de la evolución por
selección natural, se puede orientar a las proteínas y enzimas a llevar a cabo
tareas biológicas. Y
¿Cómo lo hace? Pues, para adaptarlas, usa un proceso que introduce mutaciones
en las secuencias de las proteínas y prueba los efectos que causa. Si en un
caso una mutación deriva en mejora, el proceso se vuelve a aplicar hasta
mejorar el resultado u optimizarlo. Este proceso puede ser aplicado para
diseñar proteínas que puedan cumplir con una variedad de tareas, como usar
enzimas para producir biocombustibles y compuestos farmacéuticos que causen menos
daño al medio ambiente.
También, fue la primera científica en aplicar la evolución
dirigida a la optimización de las enzimas, en su trabajo seminal de 1993, usó
el método para diseñar una versión de Subtilisina, presente en el
disolvente DMF, llevando 4 mutaciones a cabo. Después de cada ronda,
examinó las enzimas por su capacidad para hidrolizar la proteína de la leche
caseína en presencia de DMF haciendo crecer las bacterias. Las bacterias con
mejor respuesta (halos visibles más grandes), fueron aisladas, su ADN fue
usado para someterlas a nuevas rondas. Con este método, se crearon enzimas con
256 veces más actividad que la original. ¡Toma ya!
Pero no se quedó ahí, Arnold fueron la producción de
biocombustibles, en especial el isobutanol, que puede producirse con
bacterias E. coli. Las E. coli producen la nicotinamida
adenina dinucleótido, o NADH, por ello, Arnold diseñó enzimas que usan NADH
para permitir la producción del isobutanol. Así mismo, la recombinación de
proteínas, usada para formar nuevas proteínas con funciones únicas. Para ello, Frances desarrolló
el método computacional SCHEMA, usado para crear simulaciones y
predecir como combinar proteínas y después aplicar la evolución dirigida, para
mutarlas para lograr optimizar sus funciones.
No obstante, en 2020 informó que su trabajo científico más
reciente fue retirado de la revista Science por falta
de reproducibilidad. Así que sigue trabajando en ello, para mejorarlo.
Premios
En cuanto a los premios y legado que ya nos está dejando
tenemos esta lista:
- Miembro internacional de
la Royal Academy of Engineering (2018)
- Premio 2017 de
la Society of Women Engineers
- Doctora Honoris Causa en
ciencias por el Dartmouth College (2017)
- Premio de Tecnología del Milenio (2016)
- Doctora Honoris Causa en
ciencias por la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (2015)
- Incluida en
el National Inventors Hall of Fame (2014)
- Emanuel Merck Lecture de
la Universidad Técnica de Darmstadt, Alemania (2013)
- Medalla Nacional de
Tecnología e Innovación (2013)
- Premio ENI (2013)
- Premio Charles Stark
Draper (2011)
- Premio de ingeniería
enzimática de las Conferencias Internacionales de Ingeniería
y Genencor (2007)
- Premio Nobel de
Química (2018).
Conclusiones
En conclusión, yo pienso que es más importante Frances
Hamilton Arnold que nos esta permitiendo tener métodos dirigidos en la
evolución para optimizar a las enzimas, las rutas metabólicas y esto tiene como
hemos mencionado muchísimas aplicaciones.
Correr si sois genes, porque ella os mutará y afectará más
que Sara Connor huyendo de terminator y será más rápida de Hamilton optimizando
jeje.
Podéis aprender más sobre esta científica en este artículo,
con más científic@s.
Referencias
«The
Nobel Prize in Chemistry 2018» (en inglés). Academia de ciencias de
Suecia. 2 de octubre de 2018.
«Frances H. Arnold» (en
inglés). NAE Website. 2 de octubre de 2018.
«Interview
with Frances H. Arnold — Design by Evolution» (en inglés). Chemistry
Views. 5 de diciembre de 2011.
↑ «Alphabet
Adds Nobel-Prize Winning Chemist Arnold to Board». www.bloomberg.com.
Consultado el 9 de diciembre de 2019.
Cirino, Patrick C.; Arnold,
Frances H. (2003). Exploring the Diversity of Heme Enzymes through
Directed Evolution. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. pp. 215-243. doi:10.1002/3527600647.ch10.
Chen, K.; Arnold, Frances H.
(1993). Tuning the activity of an enzyme for unusual environments:
sequential random mutagenesis of subtilisin E for catalysis in
dimethylformamide 90 (12). Proceedings of the National
Academy of Sciences. pp. 5618-5622. ISSN 0027-8424. doi:10.1073/pnas.90.12.5618.
«A
(r)evolution in chemistry» (en inglés). The Nobel Prize in Chemistry
2018. 2 de octubre de 2018.
«Structure-guided
protein recombination» (en inglés). California Institute of
Technology.
Meyer, Michelle M.; Hochrein,
Lisa; Arnold, Frances H. (2006). Structure-guided SCHEMA recombination
of distantly related β-lactamases 19 (12). Protein
Engineering, Design and Selection. pp. 563-570. ISSN 1741-0134. doi:10.1093/protein/gzl045.
«50
engineering leaders become Fellows of the Royal Academy of Engineering».
Artículo escrito y editado por Ana María Morón Usero o Ammu, gracias por leer, que la ciencia y la fuerza os acompañe.
No hay comentarios:
Publicar un comentario