{{위키데이터 속성 추적}}
{{과학자 정보
|이름         = 프랜시스 아널드 {{노벨상 딱지}}
|원어이름     = Frances Arnold
|그림         = Frances Arnold at Caltech in 2021 x1.jpg
|그림 크기    = 200px
|그림 설명    = 2021년 촬영
|태어난 날    = {{출생일과 나이|1956|7|25}}
|태어난 곳    = [[미국]] [[펜실베이니아주]] [[피츠버그]]
|죽은 날      = 
|죽은 곳      = 
|거주지       = 
|국적         = [[미국]]
|분야         = [[화학공학]]<br />[[생물공학]]<br />[[생화학]]
|소속         = [[캘리포니아 공과대학교]]
|출신 대학    = 테일러 올더다이스 고등학교(졸업, 1974)<br />[[프린스턴 대학교]](학사, 1979)<br />[[캘리포니아 대학교 버클리]](박사, 1985)
|지도교수     = Harvey Warren Blanch
|지도학생     = [[크리스토퍼 보이트]]<br />후이민 자오
|주요 업적    = 
|수상         = [[찰스 스타크 드레이퍼상]](2011년)<br />[[미국 국가기술상]](2013년)<br />[[밀레니엄 기술상]](2016년)<br />[[노벨 화학상]](2018년)
}}
'''프랜시스 해밀턴 아널드'''({{llang|en|Frances Hamilton Arnold}}, [[1956년]] [[7월 25일]]<ref>{{웹 인용|date=October 3, 2018 |title=Frances H. Arnold – Facts – 2018 |url=https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2018/arnold/facts/ |work=NobelPrize.org |publisher=Nobel Media AB |accessdate=October 5, 2018}}</ref> ~ )는 [[미국]]의 [[화학공학]]자이다. 2018년에 단백질 효소 유도 진화에 업적을 남긴 공로로 [[그레고리 윈터]], [[조지 P. 스미스]]와 함께 [[노벨 화학상]]을 수상했다.<ref>{{웹 인용|url=https://www.nobelprize.org/womenwhochangedscience/stories/frances-arnold|title=The Nobel Prize {{!}} Women who changed science {{!}} Frances H. Arnold|website=www.nobelprize.org|language=en|access-date=February 7, 2020}}</ref>

2021년 1월부터 [[조 바이든]] 대통령의 [[대통령 직속 과학기술자문위원회|직속 과학기술자문위원회]](PCAST) 외부 공동의장을 맡고 있다.<ref>{{뉴스 인용|url=https://www.caltech.edu/about/news/arnold-named-co-chair-of-president-elect-bidens-science-and-technology-advisory-council|title=Arnold Named Co-Chair of President-elect Biden's Science and Technology Advisory Council|date=January 15, 2021|work=Caltech|access-date=April 23, 2021}}</ref><ref>{{웹 인용|url=https://www.bbc.co.uk/sounds/play/m001brm6|publisher=[[BBC]]|website=bbc.co.uk|title=Frances Arnold: From taxi driver to Nobel Prize|quote= "Science is easy, people are really really hard"|year=2022|last=Al-Khalili|first=Jim}}</ref>

== 어린 시절 ==
조세핀 인만(Josephine Inman)과 핵물리학자인 [[윌리엄 하워드 아널드 (물리학자)|윌리엄 하워드 아널드]]의 딸이자 미국 육군 중장인 [[윌리엄 하워드 아널드 (군인)|윌리엄 하워드 아널드]]의 손녀이다.<ref>{{서적 인용|url=https://www.nap.edu/read/24773/chapter/4|title=Memorial Tributes|date=September 26, 2017|publisher=National Academies Press|doi=10.17226/24773|isbn=978-0-309-45928-0}}</ref> 자신에게는 오빠 빌과 세 명의 남동생인 에드워드, 데이비드, 토마스가 있었다. [[피츠버그]] 교외의 [[에지우드 (피츠버그)|에지우드]]와 피츠버그의 쉐이드사이드 및 스크워얼 힐에서 자랐으며 1974년에 테일러 앨더다이스 고등학교를 졸업했다.<ref>{{뉴스 인용|last1=Guarino |first1=Ben |title=She cut chemistry at Allderdice. Now Pittsburgh native Frances Arnold shares Nobel Prize in chemistry. |url=http://www.post-gazette.com/news/science/2018/10/03/Nobel-Prize-chemistry-scientists-frances-arnold-pittsburgh-evolution/stories/201810030120 |work=Pittsburgh Post-Gazette |date=October 3, 2018 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20190327135057/https://www.post-gazette.com/news/science/2018/10/03/Nobel-Prize-chemistry-scientists-frances-arnold-pittsburgh-evolution/stories/201810030120 |archive-date=March 27, 2019}}</ref> 고등학생 때 [[베트남 전쟁]]에 항의하기 위해 [[워싱턴 D.C.]]로 히치하이킹을 했고 현지 재즈 클럽에서 칵테일 웨이트리스와 택시 운전사로 일하면서 혼자 근근이 살았다.<ref>{{뉴스 인용|last=Kharif|first=Olga|title=Frances Arnold's Directed Evolution|url=http://www.businessweek.com/articles/2012-03-15/frances-arnolds-directed-evolution|archive-url=https://web.archive.org/web/20120316232219/http://www.businessweek.com/articles/2012-03-15/frances-arnolds-directed-evolution|url-status=dead|archive-date=March 16, 2012|access-date=September 1, 2012|newspaper=Bloomberg Businessweek|date=March 15, 2012}}</ref>

아널드는 어린 시절 및 10대 시절에 살던 집을 떠나게 된 것과 같은 독립심 때문에 학교를 자주 결석하고 동시에 성적도 낮았다. 그럼에도 불구하고 표준화된 시험에서 거의 만점에 가까운 점수를 받았고 아버지의 모교인 [[프린스턴 대학교]]에 진학하기로 결심했다. 기계공학 전공으로 지원해서 합격했는데<ref name=":8">{{웹 인용|title=Meet Frances Arnold, Teenage Rebel Turned Nobel Laureate {{!}} College of Chemistry|url=https://chemistry.berkeley.edu/news/meet-frances-arnold-teenage-rebel-turned-nobel-laureate|access-date=October 30, 2020|website=chemistry.berkeley.edu}}</ref> 노벨상 인터뷰에서 언급했듯이 자신이 공학을 선택하게 된 동기는 “기계 공학이 당시 프린스턴 대학교에 입학하는 가장 쉬운 선택이자 제일 쉬운 방법이었고 난 절대 떠나지 않았다”라고 말했다.<ref>{{웹 인용|title=The Nobel Prize in Chemistry 2018|url=https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2018/arnold/interview/|access-date=October 30, 2020|website=NobelPrize.org|language=en-US}}</ref>

1979년 프린스턴 대학교에서 기계 및 [[항공우주공학]] 학사 학위를 취득하고 태양에너지 연구에 중점을 두었다.<ref name="auto">{{뉴스 인용|url=https://www.princeton.edu/news/2018/10/03/princeton-engineering-alumna-frances-arnold-wins-nobel-prize-chemistry|title=Princeton engineering alumna Frances Arnold wins Nobel Prize in Chemistry|work=Princeton University|access-date=October 4, 2018|language=en}}</ref> 전공에 필요한 과목 외에도 [[경제학]]을 비롯해 [[러시아어]], [[이탈리아어]] 수업을 들었고 국제 문제에 관한 고급 학위를 받는 것을 고려해서 외교관이나 CEO가 되는 것을 꿈꿨었다.<ref name="auto1">{{뉴스 인용|url=http://www.slate.com/articles/health_and_science/alternative_energy/2013/03/directed_evolution_frances_arnold_engineers_green_chemistry_molecules.html|title=The Director of Evolution|last=Ouellette|first=Jennifer|date=March 8, 2013|work=Slate|access-date=October 5, 2018|language=en-US|issn=1091-2339}}</ref> 2학년 후 프린스턴 대학교에서 1년을 휴학하고 [[이탈리아]]로 건너가 원자로 부품을 만드는 공장에서 일한 다음 학업을 마치기 위해 돌아왔다.<ref name=":6">{{뉴스 인용|url=https://paw.princeton.edu/article/evolution-gets-assist|title=Evolution Gets an Assist|date=October 17, 2014|work=Princeton Alumni Weekly|access-date=October 5, 2018|language=en}}</ref> 프린스턴에 돌아온 후 로버트 H. 소콜로가 이끄는 과학자 및 엔지니어 그룹인 에너지 및 환경 연구 센터에서 공부하기 시작했으며 이것은 이후 연구의 초점이 될 주제인 지속 가능한 에너지원을 개발하기 위해 노력했다.<ref name=":6" />

1979년 프린스턴 대학교를 졸업한 후 [[대한민국]]과 [[브라질]], 콜로라도의 [[국립재생에너지연구소|태양에너지연구소]]에서 엔지니어로 일했다.<ref name=":6" /> 이 연구소에서 외딴 지역의 태양에너지 시설을 설계하는 데 참여했으며 [[유엔]](UN) [[포지션 페이퍼]] 작성을 도왔다.<ref name="auto1" /> 이후 [[캘리포니아 대학교 버클리]]에 입학하여 1985년에 [[화학공학]] 박사 학위를 받았고<ref name="thesis-arnold-1985">{{학위논문 인용|url=https://www.proquest.com/docview/303363741/ |title=Design and Scale-Up of Affinity Separations) |date=1985 |publisher=University of California, Berkeley |type=PhD |last=Arnold |first=Frances Hamilton |via=ProQuest |url-access=subscription  |oclc=910485566}}</ref> 생화학에 대한 깊은 관심을 갖게 됐다.<ref name=":1">{{웹 인용|url=https://www.nae.edu/115564.aspx|title=Frances H. Arnold|website=NAE Website|access-date=October 3, 2018}}</ref><ref name=":6" /> 하비 워런 블랜치(Harvey Warren Blanch)의 연구실에서 수행된 자신의 논문 작업은 [[친화성 크로마토그래피]] 기술을 조사했다.<ref name="thesis-arnold-1985" /><ref>{{웹 인용|url=http://stage.cchem.berkeley.edu/~hwbgrp/alumni/a-to-g.html|title=A to G {{!}} Harvey W. Blanch|website=stage.cchem.berkeley.edu|language=en|access-date=October 3, 2018}}</ref> 아널드는 화학공학 박사 학위를 취득하기 전에는 화학에 대한 배경 지식이 전무했다. 박사 과정 첫 해에 UC 버클리의 대학원 위원회는 자신에게 학부 화학 과정을 이수할 것을 요구했다.<ref name=":8" />

== 경력 ==
[[파일:Frances Arnold EM1B5928 (32361895088).jpg|섬네일|노벨상 수상 기념 강연에서(2018년 12월, [[스웨덴]] [[스톡홀름]])]]
박사 학위를 취득한 후 UC 버클리에서 [[생물물리화학]]으로 박사후 연구를 마쳤다.<ref>{{웹 인용|url=https://www.chemistryviews.org/details/ezine/1376211/Interview_with_Frances_H__Arnold__Design_by_Evolution.html|title=Interview with Frances H. Arnold – Design by Evolution |website=www.chemistryviews.org|date=December 5, 2011 |language=en|access-date=October 3, 2018}}</ref> 1986년에 [[캘리포니아 공과대학교]]에 방문 연구원으로 합류했다. 1986년에 조교수, 1992년에 부교수, 1996년에 정교수로 승진했다. 2000년에 딕 앤드 바버라 디킨슨 화학 공학, 생명 공학 및 생화학 교수로 임명되었으며 현재 직책은 리누스 폴링 화학 교수이다. 2017년 공학, 생명공학 및 생화학,<ref name=":3">{{뉴스 인용|url=http://www.caltech.edu/news/frances-arnold-wins-2018-nobel-prize-chemistry-83926|title=Frances Arnold Wins 2018 Nobel Prize in Chemistry {{!}} Caltech|work=The California Institute of Technology|access-date=October 4, 2018|language=en}}</ref> 2013년에는 캘리포니아 공과대학교의 돈나 앤드 벤저민 M. 로센 생명공학 센터의 이사로 임명되었다.<ref name=":3" />

1995년부터 2000년까지 [[산타페 연구소]]의 과학 위원회에서 근무했는데<ref>{{웹 인용|url=https://www.santafe.edu/news-center/news/frances-arnold-wins-nobel-prize-chemistry|title=Frances Arnold Wins Nobel Prize in Chemistry|website=Santa Fe Institute|date=October 16, 2018 |language=en|access-date=July 25, 2019}}</ref> 자신은 [[바이오 에너지 연구 센터]]의 자문위원회 위원이었다. 아널드는 패커드 펠로십스 과학 및 공학 자문 패널의 의장을 맡고 있다. [[킹 압둘라 과학기술대학교]](KAUST)의 대통령 자문위원회에서 근무했다. [[엘리자베스 여왕 공학상]] 심사위원을 역임했으며 [[미국국립과학원]]의 Science & Entertainment Exchange와 협력하여 할리우드 시나리오 작가들이 과학 주제를 정확하게 묘사하도록 도움을 주는 역할을 했다.<ref>{{웹 인용|url=https://www.aaas.org/frances-arnolds-directed-evolution|title=Frances Arnold's directed evolution|website=American Association for the Advancement of Science|date=August 31, 2012 |language=en|access-date=October 3, 2018}}</ref>

2000년에 분자생물학, 유전학 및 생명공학의 기초를 생명과학과 산업의 이익에 통합하기 위해 [[미국공학한림원]]의 회원으로 선출되었다.

아널드는 40개 이상의 미국 특허에 대한 공동 발명가이다. 2005년에 재생 가능한 자원으로 연료와 화학 물질을 만드는 회사인 [[지보 (기업)|지보]]를 공동 설립했다. 2013년에 이전 학생인 피터 메인홀드(Peter Meinhold)와 페드로 코엘호(Pedro Coelho)와 함께 살충제에 대한 대안을 연구하기 위해 프로비비(Provivi)라는 회사를 공동 설립했다.<ref name=":2">{{뉴스 인용|url=https://www.huffingtonpost.com/entry/frances-arnold-directed-evolution-millennium-technology-prize_us_57486774e4b055bb1171f2eb|title=Meet The Woman Who Launched A New Field of Scientific Study|last=Freeman|first=David|date=May 31, 2016|work=Huffington Post|access-date=October 4, 2018|language=en-US}}</ref><ref>{{웹 인용|url=https://www.forbes.com/sites/johncumbers/2019/09/20/frances-arnold-the-nobelist-nudging-nature-to-make-your-world-greener-one-small-evolution-at-a-time/|title=Nobelist Frances Arnold Is Nudging Nature To Make Your World Greener, One Small Evolution At A Time|last=Cumbers|first=John|website=Forbes|language=en|access-date=March 3, 2020}}</ref> 더 나아가 2016년부터 [[유전체학]] 회사인 [[일루미나 (기업)|일루미나]](Illumina Inc.)의 기업 이사회에 있었다.<ref name=":5">{{뉴스 인용|url=https://www.nbcnews.com/health/health-news/nobel-winner-overcame-personal-loss-cancer-being-woman-n916391|title=This Nobel winner lost a son and two husbands and survived cancer|work=NBC News|access-date=October 5, 2018|language=en-US}}</ref><ref>{{웹 인용|url=https://www.illumina.com/company/about-us/board-of-directors.html|title=Board of Directors|website=Illumina|language=en|access-date=October 8, 2018}}</ref>

2019년에 [[알파벳 (기업)|알파벳]]의 이사회에 임명돼 아널드는 [[구글]] 모회사의 세 번째 여성 이사가 되었다.<ref name=":9">{{뉴스 인용|url=https://www.bloomberg.com/news/articles/2019-12-09/alphabet-adds-nobel-prize-winning-chemist-arnold-to-board|title=Alphabet Adds Nobel-Prize Winning Chemist Arnold to Board|newspaper=Bloomberg.com|date=December 9, 2019|access-date=December 9, 2019}}</ref>

2021년 1월, [[조 바이든]] 대통령의 [[대통령 직속 과학기술자문위원회|직속 과학기술자문위원회]](PCAST)의 외부 공동의장으로 지명되었다. 바이든의 전환 팀과 협력하여 행정부에서 역할을 수행할 과학자를 식별하는 데 도움을 주고 있다. 아널드는 이제 자신의 주요 업무가 PCAST의 추가 구성원을 선택하는 것을 돕고 그룹을 위한 과학적 의제를 설정하는 작업에 착수하는 것이라고 말한다. 이 부분에 대해 다음과 같이 말했다.

{{인용문|우리는 과학에 대한 미국 국민의 신뢰를 다시 확립해야 한다. PCAST가 유익한 역할을 할 수 있다고 생각한다.<ref>{{웹 인용|title=Eric Lander will be Biden's science adviser, a cabinet-level position for the first time|url=https://cen.acs.org/policy/Eric-Lander-will-be-Biden-science-adviser-a-cabinet-level-position-for-the-first-time/99/i3|access-date=January 30, 2021|website=cen.acs.org}}</ref>}}

=== 연구 ===
아널드는 향상된/또는 새로운 기능을 가진 [[효소]](화학 반응을 [[촉매]]하거나 가속화하는 생화학 분자 - 종종 단백질 -)를 생성하기 위해 유도 진화의 사용을 개척한 것으로 알려져 있다.<ref name="TNP">{{웹 인용|title=The Nobel Prize in Chemistry 2018 |url=https://old.nobelprize.org/che-press.pdf?_ga=2.87232604.535716584.1538560295-715396971.1538560295 |publisher=The Royal Swedish Academy of Sciences |access-date=October 3, 2018 |archive-date=October 3, 2018 |archive-url=https://web.archive.org/web/20181003141939/https://old.nobelprize.org/che-press.pdf?_ga=2.87232604.535716584.1538560295-715396971.1538560295 |url-status=dead }}</ref> 유도 진화 전략은 기능이 개선된 단백질에 대한 반복적인 돌연변이 유발 및 스크리닝을 포함하며 효소, [[대사경로]], [[유전자 조절 네트워크]] 및 유기체를 포함한 유용한 생물학적 시스템을 만드는 데 사용되었다. 자연에서 자연 선택에 의한 진화는 생물학적 작업을 수행하는 데 적합한 단백질(효소 포함)로 이어질 수 있지만 자연 선택은 기존 서열 변이(돌연변이)에만 작용할 수 있으며 일반적으로 장기간에 걸쳐 발생한다.<ref>{{인용|last1=Cirino|first1=Patrick C.|pages=215–243|publisher=Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA|isbn=978-3-527-30423-3|last2=Arnold|first2=Frances H.|doi=10.1002/3527600647.ch10|title=Directed Molecular Evolution of Proteins|year=2002}}</ref> 아널드는 기본 단백질 서열에 돌연변이를 도입하여 프로세스 속도를 높인다. 그런 다음 이러한 돌연변이의 효과를 테스트한다. 돌연변이가 단백질의 기능을 향상시키는 경우 그녀는 프로세스를 계속 반복하여 최적화할 수 있다. 이 전략은 다양한 응용을 위해 단백질을 설계하는 데 사용될 수 있기 때문에 광범위한 의미를 갖는다.<ref>{{저널 인용|date=October 3, 2018|title=Scientific Background on the Nobel Prize in Chemistry 2018|url=https://old.nobelprize.org/che-sci.pdf?_ga=2.228216788.850160180.1538560699-1556534510.1538560699|journal=Royal Swedish Academy of Sciences|access-date=October 3, 2018|archive-date=October 3, 2018|archive-url=https://web.archive.org/web/20181003142007/https://old.nobelprize.org/che-sci.pdf?_ga=2.228216788.850160180.1538560699-1556534510.1538560699|url-status=dead}}</ref> 예를 들어, 아널드는 환경에 덜 해를 끼치면서 재생 가능한 연료와 제약 화합물을 생산하는 데 사용할 수 있는 효소를 설계하기 위해 유도 진화를 사용했다.<ref name="TNP" />

유도 진화의 한 가지 장점은 돌연변이가 완전히 무작위일 필요가 없다는 것이다. 대신, 그들은 미개척 잠재력을 발견할 만큼 충분히 무작위적일 수 있지만 비효율적일 정도로 무작위적이지는 않는다. 가능한 돌연변이 조합의 수는 천문학적이지만 가능한 한 많은 것을 무작위로 테스트하는 대신 그녀는 생화학 지식을 통합하여 옵션을 좁히고 가능성이 가장 높은 단백질 영역에 돌연변이를 도입하는 데 중점을 둔다. 활동에 긍정적인 영향을 미치고 돌연변이가 기껏해야 중립적이고 최악의 경우 유해할 가능성이 있는 영역(예: 적절한 단백질 접힘 방해)을 피한다.<ref name="TNP" />

아널드는 효소의 최적화에 유도 진화를 적용했다(이 일을 수행한 최초의 사람은 아니다. 예를 들어 배리 홀 참조<ref>{{저널 인용|last=Hall|first=Barry G.|date=1978|title=Experimental Evolution of a New Enzymatic Function. II. Evolution of Multiple Functions for EBG Enzyme in E. coli|journal=Genetics|volume=89|issue=3|pages=453–465|doi=10.1093/genetics/89.3.453|pmid=97169|pmc=1213848}}</ref>). 1993년에 발표된 중요한 작업에서 이 방법을 사용하여 매우 부자연스러운 환경인 유기 용매 DMF에서 활성인 서브틸리신 E 버전을 조작했다.<ref>{{저널 인용|last1=Chen|first1=K.|last2=Arnold|first2=F. H.|date=June 15, 1993|title=Tuning the activity of an enzyme for unusual environments: sequential random mutagenesis of subtilisin E for catalysis in dimethylformamide.|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences|volume=90|issue=12|pages=5618–5622|doi=10.1073/pnas.90.12.5618|pmid=8516309|issn=0027-8424|pmc=46772|bibcode=1993PNAS...90.5618C|doi-access=free}}</ref> 오류 가능성이 있는(error-prone) PCR을 통해 박테리아에 의해 발현되는 효소 유전자의 돌연변이 유발을 4번 연속적으로 사용하여 작업을 수행했다. 각 라운드 이후 효소의 가수분해 능력을 검사했다.<ref name="TNP" />

== 수상 경력 ==
* 2011년 : [[찰스 스타크 드레이퍼상]]
* 2013년 : [[미국 국가기술상]]
* 2016년 : [[밀레니엄 기술상]]
* 2018년 : [[노벨 화학상]]

== 각주 ==
{{각주}}

== 외부 링크 ==
* {{위키공용분류-줄}}
* {{언어링크|en}} [https://web.archive.org/web/20181005025354/http://www.che.caltech.edu/faculty/arnold_f/index.html Chemical Eng, Caltech Faculty Page]
* {{언어링크|en}} [http://fhalab.caltech.edu Arnold Research Group]
* {{언어링크|en}} [https://www.youtube.com/watch?v=_JZzSDANMOA Video of Arnold talking about her work], from the National Science & Technology Medals Foundation

{{노벨 화학상 수상자}}
{{2018년 노벨상 수상자}}
{{전거 통제}}

{{기본정렬:아널드, 프랜시스}}
[[분류:1956년 출생]]
[[분류:살아있는 사람]]
[[분류:미국의 화학자]]
[[분류:미국의 여자 과학자]]
[[분류:미국의 노벨상 수상자]]
[[분류:노벨 화학상 수상자]]
[[분류:여자 노벨상 수상자]]
[[분류:미국 과학 아카데미의 회원]]
[[분류:미국 예술과학 아카데미 석학회원]]
[[분류:프린스턴 대학교 동문]]
[[분류:캘리포니아 대학교 버클리 동문]]
[[분류:캘리포니아 공과대학교 교수]]
[[분류:피츠버그 출신]]
[[분류:국립 기술혁신 메달 수상자]]
[[분류:미국의 화학공학자]]