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.
Imagen 1. 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». http://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.
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