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Frances Arnold, pionera en la investigación de métodos de evolución dirigida

Frances Arnold es una científica y química norteamericana pionera en la investigación de métodos de evolución dirigida para crear sistemas biológicos útiles como las enzimas, rutas metabólicas, circuitos de regulación genética y organismos, logrando el Premio Nobel de Química en 2018 junto a George P. Smith y Gregory Winter.

 

Frances Arnold nace el 25 de julio de 1956 en Pittsburg, Pensilvania. En 1979 se licencia en ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad de Princeton. En 1985 logra su doctora en ingeniería química en la Universidad de California en Berkeley, donde pasó un año como becaria postdoctoral antes de pasar al Instituto de Tecnología de California (Caltech), donde desarrolla su carrera docente: en 1987 logra ser profesora asistente, en 1992 como asociada y, finalmente, en 1996, como profesora titular.

Dentro de la investigación de las enzimas, el trabajo de Arnold es esencial. Durante finales de la década de los años ochenta y comienzos de los noventa, la investigación sobre las enzimas como catalizador de reacciones químicas era muy complicado. Arnold decidió tomar un enfoque diferente, el de la evolución frente al intento de averiguar sus principios constitutivos para encontrar la manera de cambiar la enxima. Así, alteró la entilina subtilisina E, que descompone la proteína caseína, por lo que funcionaría en el disolvente dimetilformamida (DMF) en lugar de hacerlo en el ambiente acuoso de una célula. A partir de ahí, introdujo diferentes mutaciones aleatorias en el código genético de las bacterias que producen ese elemento e introdujo sus enzimas mutadas en un entorno que contenía tanto DMF como caseína. Seleccionó la nueva enzima que era mejor para descomponer la caseína en DMF e introdujo mutaciones aleatorias en esa enzima. Después de tres generaciones, terminó con una subtilisina E mutada que fue 256 veces mejor en descomponer la caseína en DMF que en la original.

Arnold y sus compañeros de investigación extendieron la técnica de la evolución aplicada a las enzimas para conseguir reacciones no logradas hasta el momento y desarrollaron enzimas para fabricar sustancias con enlaces que no ocurren en la biología, como los enlaces entre el carbono y el silicio y el carbono y el boro.

Además del Premio Nobel, Arnold recibió en 2011 el Premio Charles Stark Draper y la Medalla Nacional de Tecnología e Innovación.