דורותי קרן

דורותי קרן (באנגלית: Dorothee Kern; נולדה ב-19 בינואר 1966) היא פרופסור לביוכימיה וחוקרת ממוצא גרמני המתגוררת בארצות הברית. קרן מתמחה בחקר דינמיקה של חלבונים. מחקרה מתמקד בשינויים המבניים בחלבון המתרחשים בזמן קטליזה של אנזימים ואיתות על ידי החלבון. התקדמות תחום מחקרה עשויה להביא להבנה טובה יותר של פעילות חלבונים בגוף האדם, ובכך לסייע בפיתוח תרופות חדשות. קרן זכתה במגוון רחב של פרסים על תגליותיה, וביניהם פרס דייהוף לשנת 2004 ופרס פייזר מטעם האגודה האמריקאית לכימיה לשנת 2003.

קרן היא כדורסלנית מקצועית לשעבר ושיחקה במשך עשור בנבחרת גרמניה לפני התחלת הקריירה המדעית שלה.

קורות חיים 
קרן נולדה בהאלה שבמזרח גרמניה בשנת 1966. היא סיימה תואר ראשון, תואר שני ודוקטורט בביוכימיה באוניברסיטת מרטין לותר בהאלה. לאחר הפוגה בה התמקדה במשחק כדורסל מקצועי, קרן עברה לקליפורניה ללימודי פוסט דוקטורט באוניברסיטת ברקלי ובמעבדה הלאומית לורנס ברקלי.

ב-1998 פרופ' קרן הצטרפה לאוניברסיטת ברנדייס במסצ'וסטס, שם היא חוקרת עד היום. בנוסף, היא משמשת כחוקרת במכון הווארד היוז לרפואה במרילנד, ארצות הברית מאז 2005. פרופ' קרן פרסמה מעל ל־40 מאמרים בכתבי עת מדעיים מובילים, ביניהם כתבי העת Nature ו- Science וזכתה בפרסים רבים על עבודתה המחקרית והרצאותיה החדשניות.

בעשר השנים לאחר סיום הדוקטורט שלה, קרן שיחקה בנבחרת גרמניה בכדורסל והייתה קפטן הקבוצה שנים רבות. בתה של דורותי קרן, ג'וליה קרן, עוסקת בסקי למרחקים באופן מקצועי בנבחרת ארצות הברית.

פעילות מחקרית 
נושא המחקר העיקרי של קרן הוא הדינמיקה של חלבונים והשפעתה על תפקוד האנזימים בגוף. מבנה החלבון נקבע על פי רצף חומצות האמינו המרכיבות אותו, אולם מבנה זה אינו סטטי והוא עשוי להשתנות תחת תנאים מסוימים. השינוי במבנה הוא ברמה המולקולרית והוא מהיר ביותר. השינוי נמדד בעשיריות האנגסטרם ונמשך פיקו שניות עד מילי שניות בלבד, ולכן קשה להוכיח את קיומו ולהדגים אותו ויזואלית.

נמצא כי השינויים שהודגמו במיקום מרוחק ושונה ממוקד הפעילות של האנזימים משחקים תפקיד בפעילות הקטליטית והאיתות האלוסטרי של החלבון. קטליזה של האנזים היא פעילותו של האנזים שמשמש זרז לפעילות ביוכימית בגוף. איתות אלוסטרי פירושו השפעה של חומר חיצוני, הנקרא אפקטור, אשר נקשר לאנזים ומשפעל אותו. החבירה בין האפקטור לאנזים מתרחשת במיקום שונה מהאזור הפעיל של האנזים.

המחקר של קרן פורץ דרך בהתאמה ובשילוב של שיטות טכנולוגיות הממחישות ויזואלית את השינוי ברמת האטומים המתרחש בחלבונים בזמן אמת. המחקר המעבדתי מסתייע במיכשור טכנולוגי מתקדם. בין השאר נעשה שימוש בטכנולוגית NMR- טכנולוגיה המבוססת על תהודה מגנטית גרעינית, המאפשרת הדגמה של שינויים ברמת האטום במולקולות החלבונים ושילובה עם X-ray crystallography, שיטה להדגמת המבנה המולקולרי של קריסטלים 

במחקריה המוקדמים הוכיחה קרן את קיום השינוי המינורי במבנה החלבון, בהמשך התמקדה בקשר בין השינוי המתחולל בחלבון לבין פעילותו, ובמחקרים האחרונים היא מתמקדת בשיטות להגדיל את התצורה הפעילה של החלבון, כשלב נוסף בדרך לפיתוח תרופות שתפעלנה על ידי השפעה על מבנה האנזים וכך תגביר את פעולתו בגוף.

במחקר שפורסם בכתב העת Nature בשנת 2009 חקרה קרן את השינויים במבנה האנזים ציקלופילין A, בעזרת טכנולוגיה חדישה המשתמשת בקריסטלוגרפיה רנטגנית ותהודה מגנטית, כדי להדגים את המעבריות בין מצבים שונים בחלבון בזמן פעולתו. השינוי בחלבון מתרחש במיקום שונה מהאזור הפעיל ונמשך שבריר שנייה ומטרתה הייתה לחזות בשינויים הללו ולהדגים אותם.

במאמרם מ-2018, קרן ועמיתיה מציעים תפיסה חדשה באשר למנגנון הצמדות תרופות לאנזימים מסוג מעכבי קינאז, המשפיע על הסלקטיביות, האפיניות ומשך ההיקשרות של התרופה לאנזים כתלות בדינמיקת החלבון. לפי תפיסה זו, תרופות משפיעות על אנזימים דומים בצורה שונה הודות לשינוי במבנה האנזים שמגיע בעקבות ההצמדות של התרופה אליהם. קרן סוברת כי הדינמיקה בחלבון המתרחשת לאחר ההיקשרות לתרופה תשחק תפקיד חשוב גם בתרופות שאינן ממשפחת מעכבי קינאז .

חשיבותן של התגליות של קרן בתחום הביוכימיה היא בהדגמת הדינמיקה במבנה החלבון והוכחת השפעתה על תפקוד החלבון. תגליות אלו עשויות לשפר את תהליך פיתוח התרופות של העתיד.

הערות שוליים 

ביוכימאים גרמנים
ביוכימאיות אמריקאיות
ביוכימאים אמריקאים
בוגרי אוניברסיטאות ומכללות בגרמניה
נשים זוכות פרסים: מדע וטכנולוגיה
כדורסלני נבחרת גרמניה
כדורסלניות
אמריקאים שנולדו ב-1966
אמריקאיות שנולדו ב-1966
גרמניות שנולדו ב-1966
גרמנים שנולדו ב-1966