Related Articles
Frances Hamilton Arnold nació en Pittsburgh el 25 de julio de 1956. Frances fue laureada con el Premio Nobel de Química en 2018 junto a George P. Smith y Gregory Winter por su investigación de métodos de evolución dirigida para crear sistemas biológicos útiles, incluyendo enzimas, rutas metabólicas, circuitos de regulación genética y los organismos con evolución dirigida.
Frances Hamilton es catedrática «Linus Pauling» de ingeniería química, bioingeniería y bioquímica en el Instituto de Tecnología de California, se licenció en ingeniería mecánica y aeroespacial por la Universidad de Princeton en 1979. En su ciudad natal trabajó cómo pizzera, recepcionista, camarera en un club de jazz e incluso taxista .También estudió economía, alemán, italiano y durante un año, se dedicó a viajar y a trabajar en la fábrica de reactores nucleares Westinghouse en España.
Tras su graduación en Princeton en 1979 trabajó como ingeniero en Corea del Sur y Brasil y en el Instituto de Investigación de Energía Solar de Colorado (ahora Laboratorio Nacional de Energía Renovable) en el diseño de instalaciones de energía solar para ubicaciones remotas. Después se doctoró en ingeniería química por la Universidad de California en Berkeley donde desarrolló su trabajo postdoctoral en química biofísica antes de unirse al Caltech en 1986.
Arnold formó parte de la Junta de Ciencias del Instituto Santa Fe de 1995 a 2000, fue miembro del Consejo Asesor del Joint BioEnergy Institute, perteneció al Consejo Asesor del Presidente de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah (KAUST), fue jueza del Premio Queen Elizabeth de Ingeniería, 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 y preside actualmente el Panel Asesor de las Becas Packard en Ciencia e Ingeniería.
Es considerada la cocreadora de más de 40 patentes estadounidenses y cofundadora de Gevo, Inc., (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 empres 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.
Arnold 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. 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. 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.
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. Llevó a cabo el trabajo utilizando cuatro rondas secuenciales de mutagénesis del gen de la enzima. 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.
Otras aplicaciones del trabajo de Arnold fueron la producción de biocombustibles, en especial el isobutanol, que puede producirse con bacterias E. coli, pero requiere el cofactor NADPH. Las E. coli producen la nicotinamida adenina dinucleótido, o NADH, por ello, Arnold diseñó enzimas que usan NADH para permitir la producción del isobutanol.
Otra de las investigaciones consiste en la recombinación de proteínas, usada para formar nuevas proteínas con funciones únicas. Para ello 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.
El proceso natural de mutación y selección es lo que inspiró a Arnold para sus investigaciones en el campo de la llamada evolución dirigida de enzimas, las proteínas que catalizan las innumerables reacciones químicas de las que depende la vida. En concreto Arnold crea cambios en el código genético de enzimas y esos genes mutados son insertados luego en bacterias que producen miles de variantes, de las cuales se seleccionan las más efectivas según las reacciones deseadas.
Premios
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).
