Jane Shelby Richardson (nacida el 25 de enero de 1941) [1] [2] es una biofísica estadounidense más conocida por desarrollar el diagrama de Richardson, o diagramas de cinta , un método para representar la estructura 3D de las proteínas. [3] Los diagramas de cinta se han convertido en una representación estándar de las estructuras de proteínas que ha facilitado una mayor investigación de la estructura y función de las proteínas a nivel mundial. Con intereses en astronomía, matemáticas, física, botánica y filosofía, Richardson tomó una ruta poco convencional para establecer una carrera científica. [4] [5] En la actualidad, Richardson es profesor de bioquímica en la Universidad de Duke . [1]
Jane S. Richardson | |
---|---|
Nació | |
Ciudadanía | americano |
alma mater | Swarthmore College , Universidad de Harvard |
Conocido por | Diagrama de cinta , validación de estructura |
Esposos) | David C. Richardson |
Premios | Beca MacArthur (1985), Premio Alexander Hollaender en Biofísica (2019) |
Carrera científica | |
Campos | Biología estructural , Biofísica |
Instituciones | Universidad de Duke |
Influencias | Christian Anfinsen , Frederick Brooks , Frederic Richards |
Biografía
Richardson nació el 25 de enero de 1941 y creció en Teaneck, Nueva Jersey . Su padre era ingeniero eléctrico y su madre era profesora de inglés. Sus padres fomentaron el interés por la ciencia y ella era miembro de clubes de astronomía locales desde la escuela primaria. [6] Asistió a Teaneck High School y en 1958 ganó el tercer lugar en Westinghouse Science Talent Search , la feria científica más prestigiosa de Estados Unidos, con cálculos de la órbita del satélite Sputnik a partir de sus propias observaciones. [7] [4]
Continuó su educación con la intención de estudiar matemáticas, astronomía y física en Swarthmore College . Sin embargo, Richardson se graduó Phi Beta Kappa con una licenciatura en filosofía y una especialización en física en 1962 antes de realizar un trabajo de posgrado en filosofía en la Universidad de Harvard . Mientras tanto, pudo inscribirse en cursos de taxonomía y evolución de plantas en Harvard que luego contribuirían a su enfoque general para estudiar la estructura de las proteínas. Dado que la filosofía de Harvard se centró en la filosofía moderna en lugar del interés de Richardson, la filosofía clásica, Richardson se fue con su maestría de Harvard en 1966. [1] [8] [9] Después de la graduación, Richardson intentó enseñar en la escuela secundaria, pero pronto se dio cuenta de que esto La carrera profesional no era para ella. Posteriormente se reincorporó al mundo científico, trabajando como técnica en el Instituto de Tecnología de Massachusetts en el mismo laboratorio que su esposo, David Richardson, a quien conoció en Swarthmore College. [10] En el MIT, David Richardson estaba realizando su doctorado en el laboratorio de Al Cotton utilizando cristalografía de rayos X para estudiar la estructura de la nucleasa estafilocócica . Jane Richardson aprendió las habilidades técnicas necesarias y la formación científica en bioquímica y biofísica a través del trabajo en el laboratorio mientras trabajaba junto a su esposo, con quien todavía trabaja en la actualidad. Más tarde, Richardson comenzó a dibujar sus diagramas epónimos como un método para interpretar las estructuras de las moléculas de proteínas . [10] A lo largo de su carrera, Richardson ha sido reconocida por muchas instituciones prestigiosas de la comunidad científica. En julio de 1985 recibió una beca MacArthur por su trabajo en bioquímica. [11] Fue elegida miembro de la Academia Nacional de Ciencias y la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias en 1991 y del Instituto de Medicina en 2006. [5] Como parte de su papel en la Academia Nacional de Ciencias, Richardson participa en paneles que asesoran a la Casa Blanca y al Pentágono sobre asuntos científicos de importancia nacional (por ejemplo, [12] ). Para el año 2012-2013, Richardson fue elegida presidenta de la Sociedad Biofísica para el año 2012-2013, [13] y se convirtió en miembro de la Asociación Cristalográfica Estadounidense en 2012. [14] Richardson es actualmente profesora James B. Duke de Bioquímica en la Universidad de Duke. [4]
Los Richardson continúan dirigiendo conjuntamente un grupo de investigación en la Universidad de Duke. [10]
Richardson es colaboradora de Wikipedia, donde es miembro destacado de WikiProject Biophysics . [15]
Contribuciones y trabajos científicos
Las primeras incursiones de Richardson en la ciencia se realizaron en el campo de la astronomía . Al observar la posición del Sputnik , en ese momento, el único satélite artificial , en dos noches sucesivas, logró calcular su órbita predicha. Presentó sus resultados a Westinghouse Science Talent Search, ganando el tercer lugar en 1958. [5]
Richardson se unió a su esposo David C. Richardson, y luego completó su trabajo de doctorado en el MIT , en el estudio de la estructura tridimensional de la proteína nucleasa estafilocócica (1SNS) [16] mediante cristalografía de rayos X para su tesis doctoral. [17] [18] La nucleasa estafilocócica fue una de las primeras docenas de estructuras proteicas resueltas. [19] Las clases de botánica y evolución que había tomado mientras cursaba sus estudios formaron su pensamiento sobre el trabajo que estaba haciendo en el laboratorio de química. [4] Durante sus estudios cristalográficos , Jane Richardson se dio cuenta de que se puede desarrollar un esquema de clasificación general a partir de los motivos estructurales recurrentes de las proteínas. [4] Mientras tanto, Jane y David Richardson se habían trasladado a la Universidad de Duke en 1970, donde resolvieron la primera estructura cristalina de superóxido dismutasa (2SOD). [10] [20] [21] En 1977 publicó sus hallazgos sobre la relación de proteínas en Nature , con un artículo titulado "Topología de hoja β y relación de proteínas". [4] [22]
Mientras Richardson desarrollaba el diagrama de cinta para ilustrar sus hallazgos a lo largo de su investigación taxonómica, sus imágenes icónicas aparecieron por primera vez en la revista de revisión Advances in Protein Chemistry en un artículo titulado "La anatomía y taxonomía de la estructura de las proteínas" 1981, [5] [ 23] [24] una de las primeras publicaciones distintivas en bioinformática estructural . Desde entonces, los diagramas se han convertido en una forma estándar de visualizar la estructura de las proteínas, que representan específicamente la topología de la hoja beta y las conexiones entre las secuencias de aminoácidos , o péptidos , que componen las proteínas. El proceso de plegamiento de proteínas involucra cuatro niveles: estructuras primarias , estructuras secundarias , estructuras terciarias y estructuras cuaternarias . Las estructuras secundarias son el resultado de interacciones de enlaces de hidrógeno entre secuencias de aminoácidos adyacentes para formar hélices alfa o láminas beta. [25] Las estructuras terciarias son un orden superior de plegamiento de proteínas que representan la conformación y la conectividad entre hélices alfa y hojas beta en 3D. [25] Los diagramas de cinta de Richardson ilustran la topología de hoja beta y la conectividad en estructuras de proteínas de orden superior. Ella formalizó las reglas generales sobre el enlace de hojas beta a través de conexiones "horquilla" o conexiones "cruzadas". En una conexión en forma de horquilla, la columna vertebral de un péptido sale y gira para regresar al mismo extremo de la hoja beta del que salió. Una conexión cruzada implica que la columna vertebral del péptido se extiende fuera de una hoja beta y gira para entrar en otra hoja beta en el extremo opuesto de la proteína. [26] Sus dibujos iniciales y descubrimientos continuos contribuyen a una comprensión más amplia de la energía y la evolución de las proteínas. Peter Agre , premio Nobel y colega profesor de Duke, dijo sobre el trabajo de los Richardson: "El trabajo de Jane y David nos permitió revelar la forma de las proteínas, y desde allí fue más fácil comprender su función". [10]
El trabajo más reciente de los Richardson se ha diversificado más allá de la clasificación y la cristalografía. En la década de 1980 se expandieron a los campos de la bioquímica sintética y la biología computacional como pioneros en el diseño de novo de proteínas, un enfoque de ingeniería inversa para hacer y probar predicciones teóricas sobre el plegamiento de proteínas. [27] En la década de 1990, los Richardson desarrollaron el sistema kinemage de gráficos moleculares y David Richardson escribió el programa Mage para mostrarlos en computadoras pequeñas, para la entonces nueva revista Protein Science . [28] Además, desarrollaron análisis de contacto de todos los átomos (ver imagen) para medir la "bondad de ajuste" dentro de las proteínas y en las interacciones con las moléculas circundantes. [4] El sitio web de Kinemage ofrece exploración interactiva de varias estructuras de proteínas 3D a través de pantallas de computadora utilizando sus programas de gráficos Mage o KiNG. Financiado por una subvención del Instituto Nacional de Ciencias (NIH), el sitio web se utiliza a menudo como una herramienta de enseñanza. Los libros de texto y los sitios de Internet que han obtenido imágenes de Kinemages incluyen Introducción a la estructura de las proteínas de Branden & Tooze, [29] Fundamentals of Biochemistry de Viet, Voet & Pratt, [30] Principles of Biochemistry de Horton et al., [31] y el Proyecto de autoría Kinemage de la Universidad de Mississippi. [32]
El Laboratorio Richardson estudia actualmente motivos estructurales en el ARN [33] , así como proteínas, como parte del Consorcio de Ontología de ARN (ROC) [34] para comunicar mejor la estructura del ARN y los resultados de la investigación de funciones. [35] [36] El laboratorio ha actuado como asesor en el experimento de predicción de estructura CASP 8 [37] (CASP), [38] es uno de los cuatro equipos de desarrollo del sistema de software PHENIX [39] para cristalografía de rayos X de macromoléculas , y aloja el servicio web MolProbity [40] para la validación y mejora de la precisión de las estructuras cristalinas de proteínas y ARN. MolProbity utiliza el programa KiNG (sucesor de Mage) para mostrar gráficos de kinemage 3D en línea. Jane Richardson es miembro del Grupo de trabajo de validación de rayos X del Banco de datos de proteínas (wwPDB) [41] y del Grupo de trabajo de validación de RMN de todo el mundo . [42] Mientras continúa dirigiendo el laboratorio Richardson junto a su esposo en Duke, donde usan MolProbity para validar ARN, proteínas, estructuras cristalinas, también agrega imágenes relacionadas con la ciencia, imágenes de la naturaleza e imágenes para WikiProject Biophysics en Wikimedia. Comunes . [15]
Premios y honores
- 1958: Tercer lugar en Westinghouse Science Talent Search (actualmente llamada Feria Internacional de Ciencia e Ingeniería ), una prestigiosa feria de ciencias a nivel nacional [1]
- 1985: Beca MacArthur , también llamada "Beca Genius" otorgada a personas que "han demostrado una extraordinaria originalidad y dedicación en sus búsquedas creativas y una marcada capacidad de autodirección" [11] [43] [44]
- 1991: Elección a la Academia Nacional de Ciencias, un honor que reconoce la investigación original previa y continua excepcional [1] [45] [44] [46]
- 2006: Elección para la Academia Nacional de Medicina en Washington, DC, una institución sin fines de lucro que se esfuerza por ofrecer asesoramiento científico, tecnológico y de salud objetivo [5] [47]
- 2012: Miembro de la American Crystallographic Association en 2012 por cumplir con los siguientes criterios: "un miembro cuyos esfuerzos en nombre del avance de la cristalografía o sus aplicaciones se distingan científica o socialmente" [48] [49]
- 2012 - 2013: Presidente de la Sociedad Biofísica [15]
- 2019: Premio Alexander Hollaender en Biofísica, un premio por contribuciones distinguidas en biofísica [45]
Publicaciones destacadas
Los siguientes artículos están clasificados como altamente citados en el campo por Web of Science al 17 de febrero de 2020:
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- Adams PD, Afonine PV, Bunkóczi G, Chen VB, Davis IW, Echols N, Headd JJ, Hung LW, Kapral GJ, Grosse-Kunstleve RW, McCoy AJ, Moriarty NW, Oeffner R, Read RJ, Richardson DC, Richardson JS, Terwilliger TC, Zwart PH (febrero de 2010). "PHENIX: un sistema integral basado en Python para la solución de estructuras macromoleculares" . Acta Crystallographica. Sección D, Cristalografía biológica . 66 (Pt 2): 213-21. doi : 10.1107 / S0907444909052925 . PMC 2815670 . PMID 20124702 .
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- Adams PD, Afonine PV, Bunkóczi G, Chen VB, Echols N, Headd JJ, Hung LW, Jain S, Kapral GJ, Grosse Kunstleve RW, McCoy AJ, Moriarty NW, Oeffner RD, Read RJ, Richardson DC, Richardson JS, Terwilliger TC, Zwart PH (septiembre de 2011). "El software Phenix para la determinación automatizada de estructuras macromoleculares" . Métodos . 55 (1): 94–106. doi : 10.1016 / j.ymeth.2011.07.005 . PMC 3193589 . PMID 21821126 .
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Referencias
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Los otros ganadores de la beca son Jane Shelby, 17, de 431 Claremont Avenue, Teaneck, Nueva Jersey, $ 5,000; Donald M. Jerina, 18, de River Grove, Ill., $ 4,000, y Neal L. Nininger de Larkspur, California, $ 3,000.
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Otras lecturas
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enlaces externos
- "Sitio web del laboratorio Richardson" .
- "Sitio web de validación de estructura MolProbity" .