Presidente
Insegnante
Centro Jack H. Skirball per la biologia chimica e la proteomica
Molte persone hanno sentito parlare del DNA come il codice della vita, ma la sua controparte a filamento singolo, l'RNA, è altrettanto importante nello sviluppo e nella malattia e probabilmente è stato l'antenato del DNA durante la prima storia della vita sulla Terra. Per molti anni si è pensato che l'RNA fosse meno importante negli organismi moderni, fino a quando strumenti di biologia molecolare più sofisticati hanno iniziato a rivelarne le complessità. Il campo dell'evoluzione in vitro cerca di ricreare le biomolecole dei primi anni di vita in una provetta e di convincere i mattoni dell'RNA ad assemblarsi, replicarsi ed evolversi. Anche se non possiamo sapere esattamente come si sono sviluppate le prime molecole genetiche 4 miliardi di anni fa, la ricreazione di facsimili plausibili in laboratorio può fornire alcune informazioni sui primi processi evolutivi e su come progettare molecole di RNA sintetico per usi terapeutici in malattie come cancro, difetti immunitari e infezioni virali.
Gerald Joyce è un pioniere nel campo dell'evoluzione in vitro. Usa tecniche biochimiche per esplorare il potenziale dell'RNA come catalizzatore nelle reazioni critiche e per cercare gli enzimi dell'RNA che hanno la capacità di provocare la propria replicazione. Come le loro controparti proteiche, gli enzimi degli acidi nucleici hanno una struttura specifica che è responsabile della loro attività catalitica. A differenza delle proteine, gli acidi nucleici sono molecole genetiche che possono essere amplificate e mutate in provetta. Il laboratorio di Joyce ha imparato a sfruttare questo duplice ruolo degli acidi nucleici per sviluppare sistemi evolutivi basati su RNA e DNA che operano interamente in provetta. Possono eseguire molte "generazioni" di evoluzione in vitro, consentendo loro di evolvere gli enzimi dell'acido nucleico a un ritmo molto più veloce che in natura. Ciò consente loro di ideare molecole la cui funzione è interrompere i percorsi correlati alle malattie.
Joyce ha perfezionato una molecola di RNA sintetico chiamata RNA polimerasi di classe I, consentendole di replicare brevi tratti di RNA e di condurre la trascrizione su pezzi più lunghi di RNA per creare molecole di RNA funzionalmente complesse, due compiti che si pensa che l'RNA abbia svolto prima della comparsa di DNA e proteine.
Ha progettato un enzima fatto di RNA che crea una copia speculare di se stesso. La molecola, che ha definito un enzima "cross-chirale", potrebbe essere il modo in cui le prime molecole auto-copianti sono emerse sulla Terra.
Ha progettato il primo e diversi esempi successivi di enzimi del DNA, alcuni dei quali sono ora in sperimentazione clinica sull'uomo per il trattamento del cancro, dell'asma e delle malattie della pelle.
BA, Scienze Biologiche, Università di Chicago
PhD, Neuroscienze/Chimica, Università della California, San Diego
MD, Medicina, Università della California, San Diego
