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弗朗西丝·阿诺德

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弗朗西丝·阿诺德2018年诺贝尔化学奖得主
Frances Arnold
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出生 (1956-07-25) 1956年7月25日63岁)
 美国宾夕法尼亚州匹兹堡
居住地 美国加利福尼亚州拉肯亚达─弗林楚奇
国籍 美国
母校普林斯顿大学
加利福尼亚大学柏克莱分校
加利福尼亚理工学院
奖项查尔斯·斯塔克·德雷珀奖(2011)
千禧技术奖(2016)
诺贝尔化学奖(2018)
科学生涯
研究领域化学工程
机构加利福尼亚理工学院
博士导师哈维·沃伦·布兰奇(Harvey Warren Blanch)
著名学生克里斯托福·沃伊特英语Christopher Voigt
赵惠民英语Huimin Zhao

弗朗西丝·汉密尔顿·阿诺德(英语:Frances Hamilton Arnold,1956年7月25日),美国化学工程师,专精领域为化学工程、生物工程学生物化学。阿诺德于2018年获得诺贝尔化学奖[1],是该奖第五位女性得主。

阿诺德获得此项荣誉的理由是,她是将定向演化应用于酵素制作的研究先驱。由于酶是化学反应的重要催化剂,她的研究促成了该技术广泛运用于生产生物燃料、制药等化工、生物工程领域。[2][3]

生平

早年

阿诺德出生于美国宾州Edgewood,母亲为Josephine Inman(娘家姓Routheau),父亲William Howard Arnold是核物理学家。[4]阿诺德在匹兹堡的市郊长大,1974年从高中Taylor Allderdice High School毕业[5];期间曾搭陌生人的顺风车到华盛顿特区抗议越南战争,并透过当酒吧女侍应及计程车司机维生[6]

1979年,从普林斯顿大学毕业,主修机械工程学航空太空工程学;1985年,从加利福尼亚大学柏克莱分校博士毕业,主修化学工程,期间在导师Harvey Blanch的实验室内学习,研究亲和色谱法的技巧。[7]其后,在加利福尼亚大学柏克莱分校及加利福尼亚理工学院做研究。[8]

研究

阿诺德率先使用定向演化来创造(生化分子 - 通常是催化或加速化学反应的蛋白质),具有改进的和/或新的功能[9]定向演化策略涉及迭代轮次的随机突变蛋白质基因和筛选具有改进功能的蛋白质,并且已经用于创建有用的生物系统,包括代谢途径遗传调节回路英语Genetic regulatory circuit和生物体。 在自然界中,通过自然选择演化可以导致蛋白质(包括酶)非常适合进行生物学任务,但自然选择只能作用于现有的序列变异(突变),并且通常在很长一段时间内发生[10] 。 阿诺德通过在蛋白质的基础序列中引入突变来加速这一过程; 然后,她测试这些突变的影响。如果突变改善了蛋白质的功能,她可以继续迭代过程以进一步优化它。 该策略具有广泛的意义,因为它可用于设计用于各种应用的蛋白质[11]。 例如,她使用定向进化来设计可用于生产可再生燃料英语Renewable fuels的酶和对环境危害较小的药物化合物。[9]

2018年,阿诺德与美国科学家乔治·P·史密斯以及英国科学家格雷戈里·温特分享了酶学方面的研究,由此共同获得2018年诺贝尔化学奖。随后的有关论文于2019年5月发表在《科学》杂志上。但是这篇论文被指实验结果不可复现。2020年1月2日,阿诺德宣布撤回该篇论文并公开致歉[12]

私人生活

阿诺德曾和Jay Bailey英语James E. Bailey结婚,两人育有一子James,但最后离婚,Bailey更于2001年因癌症过世。后阿诺德和Andrew E. Lange英语Andrew E. Lange于1994年结婚,两人育有二子William及Joseph,但最后离异;分开后,Lange在2010年自杀身亡,而儿子William则于2016年意外死亡。[13][14]

阿诺德曾于2005年被诊断患上乳癌,但接受一年半的治疗后已痊愈。[15]

荣誉和奖励

阿诺德的成果得到了许多奖项的认可,包括2018年诺贝尔化学奖,2011年美国国家工程院(NAE)德雷珀奖(第一位获得该奖项的女性)和2011年国家技术与创新奖英语National Medal of Technology and Innovation。 她于2011年当选美国艺术与科学学院,并于2014年入选国家发明家名人堂。 她是第一位被选入美国三所国家科学院院士的女性 - 美国国家工程院(2000年),国家医学院英语National Academy of Medicine(以前称为医学研究所)(2004年)和美国国家科学院(2008年)。

参考资料

  1. ^ The Nobel Prize in Chemistry 2018
  2. ^ 诺贝尔化学奖出现第5位女性得主!英美3学者共享殊荣. 自由时报/即时新闻. 2018-10-03. 
  3. ^ https://www.ch.ntu.edu.tw/nobel/2018.html 2018年诺贝尔化学奖中文介绍
  4. ^ 美英三学者夺诺贝尔化学奖表扬研究导向演化方式制造酵素、抗体噬菌体展示技术. 立场新闻 Standnews. 2018-10-03. 
  5. ^ Guarino, Ben. 'Her work is incredible': Pittsburgh native Frances Arnold shares Nobel Prize in chemistry. Pittsburgh Post-Gazette. October 3, 2018. 
  6. ^ Kharif, Olga. Frances Arnold's Directed Evolution. Bloomberg Businessweek. March 15, 2012 [September 1, 2012]. 
  7. ^ Frances H. Arnold. NAE Website. [2018-10-03]. 
  8. ^ Interview with Frances H. Arnold — Design by Evolution :: ChemViews Magazine :: ChemistryViews. www.chemistryviews.org. [October 3, 2018] (英语). 
  9. ^ 9.0 9.1 The Nobel Prize in Chemistry 2018 (PDF). The Royal Swedish Academy of Sciences. [October 3, 2018]. 
  10. ^ Cirino, Patrick C.; Arnold, Frances H., Directed Molecular Evolution of Proteins, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: 215–243, 2002, ISBN 978-3527304233, doi:10.1002/3527600647.ch10 
  11. ^ Scientific Background on the Nobel Prize in Chemistry 2018 (PDF). Royal Swedish Academy of Sciences. October 3, 2018. 
  12. ^ 获奖论文失关键数据 美诺奖得主公开道歉
  13. ^ Andrew E. Lange ’80. Princeton Alumni Weekly. [October 3, 2018]. 
  14. ^ Andrew Lange, Scholar of the Cosmos, Dies at 52. NYT. [October 3, 2018]. 
  15. ^ Hamilton, Walter. Frances Arnold: Career path of a Caltech scientist. Los Angeles Times. July 3, 2011 [September 1, 2012]. 
  16. ^ 50 engineering leaders become Fellows of the Royal Academy of Engineering. [September 21, 2018]. 
  17. ^ Pioneer of "Directed Evolution" Wins Lifetime Achievement Award | Caltech. The California Institute of Technology. [August 31, 2017] (英语). 
  18. ^ Frances Arnold (Doctor of Science). Dartmouth College. June 11, 2017 [June 11, 2017]. 
  19. ^ Frances H. Arnold: The Division of Biology and Biological Engineering. www.bbe.caltech.edu. [2018-10-04] (英语). 
  20. ^ Evolutionary engineer Francis Arnold wins €1m tech prize. May 25, 2016 [May 25, 2016]. 
  21. ^ PRESS RELEASE: President Obama Honors Nation’s Top Scientists and Innovators. whitehouse.gov. December 21, 2012 [May 25, 2016]. 
  22. ^ Recipients of the Charles Stark Draper Prize for Engineering. nae.edu. National Academy of Engineering. [3 October 2018]. 

外部链接