Presidenta
Profesor
Centro Jack H. Skirball de Biología Química y Proteómica
Mucha gente ha oído hablar del ADN como el código de la vida, pero su homólogo monocatenario, el ARN, es igual de importante en el desarrollo y la enfermedad y probablemente fue el antepasado del ADN durante la historia temprana de la vida en la Tierra. Durante muchos años se pensó que el ARN era menos importante en los organismos modernos, hasta que las herramientas de biología molecular más sofisticadas comenzaron a revelar sus complejidades. El campo de la evolución in vitro busca recrear las biomoléculas de la vida temprana en un tubo de ensayo y convencer a los componentes básicos del ARN para que se ensamblen, repliquen y evolucionen. Aunque no podemos saber exactamente cómo se desarrollaron las primeras moléculas genéticas hace 4 millones de años, la recreación de facsímiles plausibles en el laboratorio puede dar una idea de los procesos evolutivos tempranos y de cómo diseñar moléculas de ARN sintéticas para usos terapéuticos en enfermedades como cáncer, defectos inmunológicos e infección viral.
Gerald Joyce es un pionero en el campo de la evolución in vitro. Utiliza técnicas bioquímicas para explorar el potencial del ARN para servir como catalizador en reacciones críticas y para buscar enzimas de ARN que tengan la capacidad de provocar su propia replicación. Al igual que sus contrapartes proteicas, las enzimas de ácido nucleico tienen una estructura específica que es responsable de su actividad catalítica. A diferencia de las proteínas, los ácidos nucleicos son moléculas genéticas que pueden amplificarse y mutarse en el tubo de ensayo. El laboratorio de Joyce ha aprendido a explotar esta doble función de los ácidos nucleicos para desarrollar sistemas evolutivos basados en ARN y ADN que funcionan completamente en tubos de ensayo. Pueden llevar a cabo muchas "generaciones" de evolución in vitro, lo que les permite desarrollar enzimas de ácido nucleico a un ritmo mucho más rápido que en la naturaleza. Esto les permite idear moléculas cuya función es interrumpir las vías relacionadas con la enfermedad.
Joyce mejoró una molécula de ARN sintético llamada ARN polimerasa de clase I, lo que le permitió replicar fragmentos cortos de ARN y realizar la transcripción en fragmentos más largos de ARN para crear moléculas de ARN funcionalmente complejas, dos tareas que se cree que el ARN llevó a cabo antes del aparición de ADN y proteínas.
Él diseñó una enzima hecha de ARN que hace una copia especular de sí mismo. La molécula, a la que denominó enzima "cruz quiral", podría ser la forma en que surgieron en la Tierra las primeras moléculas autocopiadoras.
Diseñó el primero y varios ejemplos posteriores de enzimas de ADN, algunas de las cuales ahora se encuentran en ensayos clínicos en humanos para el tratamiento del cáncer, el asma y las enfermedades de la piel.
BA, Ciencias Biológicas, Universidad de Chicago
PhD, Neurociencias / Química, Universidad de California, San Diego
MD, Medicina, Universidad de California, San Diego
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