جاكلين بارتون

جاكلين ك. بارتون (مواليد 7 مايو 1952، مدينة نيويورك، نيويورك ) كيميائية أمريكية . عملت أستاذةً للكيمياء في كلية هنتر (1980-1982)، وفي جامعة كولومبيا (1983-1989) قبل انضمامها إلى معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا . في عام 1997، أصبحت أستاذة كرسي آرثر وماريان هانيش التذكاري للكيمياء، ومن عام 2009 إلى عام 2019، شغلت كرسي نورمان ديفيدسون القيادي في قسم الكيمياء والهندسة الكيميائية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. وهي حاليًا أستاذة فخرية في الكيمياء تحمل اسم جون ج. كيركوود وآرثر أ. نويز.

تدرس بارتون الخصائص الكيميائية والفيزيائية للحمض النووي ودورها في الأنشطة البيولوجية. وينصبّ تركيز أبحاثها الأساسي على نقل الإلكترونات العرضي على طول الحمض النووي المزدوج، وتأثير ذلك على بيولوجيا تلف الحمض النووي وإصلاحه، وإمكانية استخدامه في تطبيقات علوم المواد، مثل العلاجات الكيميائية الموجهة للسرطان. ومن بين العديد من الجوائز الأخرى، حصلت بارتون على الميدالية الوطنية للعلوم لعام 2011 وميدالية بريستلي لعام 2015 .

وُلدت جاكلين آن كابلمان في 7 مايو 1952 في مدينة نيويورك. شغل والدها منصبًا في الجمعية التشريعية لما يقرب من عقد من الزمان قبل أن يصبح قاضيًا في المحكمة العليا لولاية نيويورك خلال العقدين التاليين. وكان والدها أحد قضاة المحاكمة في قضية جرائم القتل المتسلسلة المعروفة باسم "ابن سام" . ^{[ 7 ]}

التحقت جاكلين كابلمان بمدرسة ريفرديل الريفية للبنات في ريفرديل، نيويورك ، حيث أصرّت معلمة الرياضيات، السيدة روزنبرغ، على السماح لها بدراسة التفاضل والتكامل في مدرسة البنين. بدأ اهتمامها بالكيمياء في كلية بارنارد ، حيث درست الكيمياء الفيزيائية مع بيرنيس سيغال. أحبّت العمل المخبري والتحولات الكيميائية، ووجدت في سيغال مصدر إلهام كمعلمة. ^{[ 8 ] [ 9 ]} خلال سنتها الأخيرة في بارنارد، تزوجت من طالب الطب في السنة الأولى، دونالد ج. بارتون، ^{[ 10 ] [ 1 ]} وحصلت على شهادة البكالوريوس من كلية بارنارد باسم جاكلين كابلمان بارتون، بمرتبة الشرف الأولى، عام 1974.

ثم درست الكيمياء غير العضوية في جامعة كولومبيا تحت إشراف ستيفن ج. ليبارد . ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} وخلال دراستها في كولومبيا، بدأت بدراسة معقدات الفلزات الانتقالية وتطبيقاتها المحتملة في العلاج الكيميائي. ^{[ 8 ]} حصلت على درجة الدكتوراه في الكيمياء غير العضوية عام 1979، عن أطروحتها بعنوان: " بنية وتفاعلية معقد البلاتين الأزرق: تفاعل أدوية البلاتين المضادة للأورام وكاشف التداخل المعدني مع الأحماض النووية" . ^{[ 14 ]}

بعد حصولها على درجة الدكتوراه من جامعة كولومبيا عام ١٩٧٩، شغلت بارتون مناصب ما بعد الدكتوراه في مختبرات بيل وجامعة ييل ، حيث عملت مع روبرت ج. شولمان . استخدمت تقنية التصوير بالرنين المغناطيسي النووي لدراسة استقلاب خلايا الخميرة. ^{[ ١٠ ]} أصبحت بارتون أستاذة للكيمياء في كلية هنتر من عام ١٩٨٠ إلى عام ١٩٨٢، وبدأت في تطوير مختبرها الخاص، مجموعة بارتون البحثية. ^{[ ١٠ ]} خلال فترة عملها في هنتر، درست تفاعلات أيونات الزنك مع الحمض النووي، ولاحقًا تفاعلات معقدات الروثينيوم (II) والكوبالت (III) مع الحمض النووي. مكّنها هذا من وضع نموذج تقريبي للمعقدات على حلزون الحمض النووي، والبدء في دراسة الخصائص الضوئية الفيزيائية والكيميائية الضوئية المتعلقة بالمتماثلات الضوئية . ^{[ ٨ ]}

في ثمانينيات القرن العشرين، انتقلت إلى جامعة كولومبيا حيث درّست من عام ١٩٨٣ إلى عام ١٩٨٩. ^{[ ١٠ ]} أصبحت أستاذة متفرغة عام ١٩٨٦ ^{[ ١٥ ]} وكانت أول امرأة تحصل على التثبيت الأكاديمي في قسم الكيمياء بجامعة كولومبيا. ^{[ ٨ ]} ركزت أبحاثها على استخدام مركبات الروثينيوم العضوية لدراسة البنية الفيزيائية للحمض النووي. درست، بالتعاون مع نيكولاس تورو وفيجاي كومار، تفاعلات مركبات الروثينيوم فينانثرولين مع الحمض النووي، وتمكنت من تصميم جزيئات رابطة تستهدف تسلسلات محددة من الحمض النووي. ^{[ ٨ ]} تتوهج مركبات الروثينيوم الحساسة للضوء بشدة عند ارتباطها باللولب المزدوج للحمض النووي. وعندما ترتبط مركبات الروديوم بالحمض النووي، فإنها تجذب الإلكترون المسبب للتوهج، وتُطفئ هذا التأثير. خلال فترة عملها في كولومبيا، حصلت بارتون على براءتي اختراع لهذه الطريقة في تحليل بنية الحمض النووي. ^{[ ١٦ ]}

في عام ١٩٨٩، انتقلت بارتون إلى معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك) ، ^{[ ١٥ ]} حيث ركزت أبحاثها على نقل الشحنات في الحمض النووي (DNA). وباستخدام مركبات معدنية كيرالية مصممة خصيصًا كمجسات للحمض النووي، تمكنت من دراسة كيفية تلف الحمض النووي وإصلاحه. ^{[ ١٥ ]} في الاختبارات التشخيصية القائمة على الحمض النووي، تُستخدم هذه المركبات لتحديد ما إذا كان بإمكان الإلكترونات التدفق عبر الحمض النووي. إذا لم يتمكن الإلكترون من التحرك على طول الحمض النووي، فسيستمر الحمض النووي في التوهج، مما يشير إلى وجود تلف في جزيء الحمض النووي الجيني. ^{[ ١٦ ]}

دعمت الأبحاث التي أجرتها بارتون، وكاثرين ج. مورفي ، وميغان نونيز، وآخرون في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك) فكرة انتقال الإلكترونات السريع بعيد المدى عبر الحمض النووي، مما شكّل تحديًا للآراء العلمية السائدة وأثار جدلًا واسعًا. ^{[ 8 ]} استنادًا إلى سنوات من الدراسات، تفترض بارتون وفريقها أن الحمض النووي يعمل كسلك، يدعم نوعًا من الإشارات بعيدة المدى التي تُمكّن بروتينات الإصلاح من اكتشاف الأخطاء في الحمض النووي وتصحيحها. هذه النظرة إلى الحمض النووي أعمق وأكثر ديناميكية من النظرات السابقة التي اعتبرته مكتبة ثابتة. ^{[ 17 ]}

لقد أرست معرفة آلية نقل الإلكترون بواسطة اللولب المزدوج للحمض النووي أساسًا لتطوير أدوات تشخيصية جديدة، ولإمكانية تصميم علاجات كيميائية مبتكرة. ^{[ 8 ] [ 18 ]} أسس بارتون، وإريك هولملين، وشانا كيلي، ومايك هيل شركة GeneOhm Sciences لاستكشاف تطوير أدوات تشخيصية حساسة للكشف عن عدم تطابق الحمض النووي. وقد استحوذت عليها لاحقًا شركة BD Diagnostics . ^{[ 8 ]}

درّست بارتون أكثر من مئة طالب وطالبة دراسات عليا وما بعد الدكتوراه، غالبيتهم من النساء. ^{[ 18 ]} وباعتبارها "قدوة رائعة، ليس فقط للشابات بل لجميع العلماء الشباب"، ^{[ 15 ]} تنصح بارتون الآخرين قائلةً: "أفضل ما يمكنني فعله للنساء في مجال العلوم هو أن أبدأ أولاً بممارسة البحث العلمي الجيد". ^{[ 8 ]} أصبحت أستاذة كرسي آرثر وماريان هانيش التذكاري للكيمياء عام 1997. ^{[ 19 ]} وعُيّنت رئيسةً لقسم الكيمياء والهندسة الكيميائية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، اعتبارًا من 1 يوليو 2009. ^{[ 10 ]}

كانت بارتون عضواً في مجلس إدارة شركة داو كيميكال لأكثر من عشرين عاماً. ^{[ 20 ]} كما شغلت منصباً في المجلس الاستشاري العلمي لشركة جيليد ساينسز (1989-2008)، وهي عضو في مجلس إدارة جيليد منذ عام 2018. ^{[ 10 ]}

في عام 1990، تزوجت من بيتر ديرفان ، وهو زميلها الكيميائي وأستاذ في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك)، ^{[ 2 ]} والحائز أيضاً على الميدالية الوطنية للعلوم. ^{[ 21 ]} ولديها طفلان، ابنة تُدعى إليزابيث (مواليد 1991)، ^{[ 22 ]} وابن زوجها أندرو. ^{[ 22 ]}

ملخص البحث

قدمت بارتون تطبيق معقدات المعادن الانتقالية لدراسة التعرف على الحمض النووي المزدوج الحلزوني وتفاعلاته. وقد صممت معقدات معدنية كيرالية تحاكي خصائص البروتينات الرابطة للحمض النووي، مما يتيح للباحثين الآخرين إمكانية محاكاة وتحليل التجارب من هذا النوع. كما أثبتت بارتون أن كيمياء نقل الشحنة في الحمض النووي حساسة للغاية لأي اضطرابات في بنية قواعد الحمض النووي، مثل عدم تطابق قاعدة واحدة أو حدوث تلف فيها. وقد شكل هذا الاكتشاف حجر الزاوية في تطوير أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية القائمة على الحمض النووي.

مُنحت بارتون الميدالية الوطنية للعلوم من قبل باراك أوباما عام 2011، "لاكتشافها خاصية جديدة في حلزون الحمض النووي، وهي نقل الإلكترون بعيد المدى، ولإثباتها أن نقل الإلكترون يعتمد على تكديس أزواج القواعد وديناميكيات الحمض النووي. تكشف تجاربها عن استراتيجية لكيفية تحديد بروتينات إصلاح الحمض النووي لمواقع تلف الحمض النووي، وتُظهر دورًا بيولوجيًا لنقل الشحنة بوساطة الحمض النووي." ^{[ 23 ]} تشمل الجوائز الأخرى ما يلي:

• جائزة ثيودور ريتشاردز، القسم الشمالي الشرقي، الجمعية الكيميائية الأمريكية (2021)
• جائزة ويلش في الكيمياء ( مؤسسة روبرت أ. ويلش ) (2023)