Président
Professeur
Centre Jack H. Skirball de biologie chimique et de protéomique
Beaucoup de gens ont entendu parler de l'ADN comme étant le code de la vie, mais son homologue simple brin, l'ARN, est tout aussi important dans le développement et la maladie et était probablement l'ancêtre de l'ADN au début de l'histoire de la vie sur Terre. Pendant de nombreuses années, l'ARN était considéré comme moins important dans les organismes modernes, jusqu'à ce que des outils de biologie moléculaire plus sophistiqués commencent à révéler ses complexités. Le domaine de l'évolution in vitro cherche à recréer les biomolécules de la vie précoce dans un tube à essai et à amadouer les éléments constitutifs de l'ARN pour qu'ils s'assemblent, se répliquent et évoluent. Bien que nous ne puissions pas savoir exactement comment les premières molécules génétiques se sont développées il y a 4 milliards d'années, la recréation de fac-similés plausibles en laboratoire peut donner un aperçu des processus évolutifs précoces ainsi que de la conception de molécules d'ARN synthétiques à des fins thérapeutiques dans des maladies telles que cancer, déficiences immunitaires et infection virale.
Gerald Joyce est un pionnier dans le domaine de l'évolution in vitro. Il utilise des techniques biochimiques pour explorer le potentiel de l'ARN à servir de catalyseur dans des réactions critiques et pour rechercher des enzymes ARN capables de provoquer leur propre réplication. Comme leurs homologues protéiques, les enzymes d'acide nucléique ont une structure spécifique qui est responsable de leur activité catalytique. Contrairement aux protéines, les acides nucléiques sont des molécules génétiques qui peuvent être amplifiées et mutées dans le tube à essai. Le laboratoire de Joyce a appris à exploiter ce double rôle des acides nucléiques pour développer des systèmes évolutifs basés sur l'ARN et l'ADN qui fonctionnent entièrement dans des éprouvettes. Ils peuvent effectuer de nombreuses « générations » d'évolution in vitro, ce qui leur permet de faire évoluer des enzymes d'acides nucléiques à un rythme beaucoup plus rapide que dans la nature. Cela leur permet de concevoir des molécules dont la fonction est de perturber les voies liées à la maladie.
Joyce a amélioré une molécule d'ARN synthétique appelée ARN polymérase de classe I, lui permettant de répliquer de courtes longueurs d'ARN et d'effectuer la transcription sur de plus longs morceaux d'ARN pour fabriquer des molécules d'ARN fonctionnellement complexes, deux tâches que l'ARN aurait effectuées avant le émergence d'ADN et de protéines.
Il a conçu une enzyme faite d'ARN qui fait une copie d'image miroir d'elle-même. La molécule, qu'il a qualifiée d'enzyme « chirale croisée », pourrait être la manière dont les premières molécules autocopiantes ont émergé sur Terre.
Il a conçu le premier et plusieurs exemples ultérieurs d'enzymes ADN, dont certaines font actuellement l'objet d'essais cliniques sur l'homme pour le traitement du cancer, de l'asthme et des maladies de la peau.
BA, Sciences biologiques, Université de Chicago
PhD, Neurosciences / Chimie, Université de Californie, San Diego
MD, médecine, Université de Californie, San Diego
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