Steitz urodziła się 26 stycznia 1941 r. i dorastała w Minneapolis w stanie Minnesota. Wychowywała się w otoczeniu natury, a jej zainteresowanie nauką rozkwitło już w wieku dziecięcym, kiedy w wolnym i beztroskim czasie zajmowała się kolekcjonowaniem skał i motyli. Uczęszczała do niewielkiej szkoły średniej dla dziewcząt, która oferowała młodym kobietom tylko trzy zajęcia z przedmiotów ścisłych do wyboru, a Joan uczęszczała na wszystkie. Jej matka pracowała jako logopedka, a ojciec był doradcą zawodowym w szkole średniej. Oboje zachęcali ją do naukowych poszukiwań i namawiali, by dążyła do kariery, a „nie tylko stała się inkubatorem” dla dzieci, jak mówi.

Po skończeniu szkoły średniej Steitz wybrała się do Antioch College w Ohio, gdzie studiowała chemię, jednak szkolny program stażowy, w ramach którego studenci pracowali w całym kraju i za granicą, wywarł większy wpływ na jej życie niż zajęcia na uczelni. Podczas jednego z pobytów pracowała jako technik w laboratorium MIT prowadzonym przez pionierskiego biologa molekularnego Alexandra Richa, gdzie badała, czy podgrzane rybosomy mogą powrócić do swojej pierwotnej struktury po ochłodzeniu. Praca była rutynowa. Spędziła trzy miesiące, podgrzewając i schładzając roztwory rybosomów oraz mierząc ilość pochłanianego przez nie światła. Chociaż eksperyment, jak podsumowuje badaczka, „okazał się całkowitą porażką”, doświadczenie to zapoczątkowało trwającą całe życie fascynację RNA. – Uzależniłam się od RNA i od tego czasu wszystko, co robiłam, miało związek z RNA – powiedziała Steitz w jednym z wywiadów.

Mimo to prawie żadna kobieta nie prowadziła wtedy laboratoriów, a ona nie mogła sobie wyobrazić kariery jako niezależny naukowiec. Nieliczne kobiety, które uzyskały tytuł doktora, zazwyczaj pracowały jako asystentki badawcze lub młodsi naukowcy w laboratoriach kierowanych przez mężczyzn. Zostanie lekarzem było bardziej prawdopodobną, ale wciąż związaną z nauką opcją dla kobiety, więc złożyła podanie do szkoły medycznej na Harvardzie, która ją przyjęła. Steitz nigdy nie dostała się do szkoły medycznej z powodu jednego z przypadkowych wydarzeń, które, jak twierdzi, ukształtowały jej życie. Ponieważ Joan nie widziała swoich rodziców od czterech lat, postanowiła spędzić lato w domu w Minneapolis, przed zapisaniem się na Harvard. Aby zdobyć więcej doświadczenia naukowego, ubiegała się o tymczasową pracę w kilku laboratoriach na Uniwersytecie Minnesota. Tylko biolog komórkowy Joseph Gall, który później zdobył nagrodę Alberta Laskera za szczególne osiągnięcia w naukach medycznych w 2006 r., zgodził się ją zatrudnić. W przeciwieństwie do MIT, gdzie robiła to, o co prosili inni badacze, tam mogła realizować swój własny projekt w laboratorium Galla, co zainspirowało ją do zmiany planów. – Do 1 sierpnia zdecydowałam, że chcę dokonywać odkryć w nauce – opowiada Steitz. 

Decyzja ta oznaczała przejście do programu biochemii i biologii molekularnej na Harvardzie oraz walkę z pewnymi zakorzenionymi stereotypami. Kiedy zapytała znanego profesora o możliwości dla absolwentów, ten rzucił: – Ale jesteś kobietą. Co będziesz robić, gdy wyjdziesz za mąż i założysz rodzinę? Miała więcej szczęścia podczas rozmowy z biologiem molekularnym Jamesem Watsonem, zdobywcą nagrody Albert Lasker Basic Medical Research Award w 1960 r. i Noblistą w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1962 r. za pomoc w odkryciu struktury DNA. Zgodził się przyjąć ją na studia podyplomowe. Była pierwszą kobietą na studiach magisterskich w jego laboratorium i jedyną w swojej klasie składającej się z 10 studentów. W tym czasie DNA i białka nadal dominowały w badaniach z dziedziny biologii molekularnej, ale naukowcy zaczęli zwracać większą uwagę na RNA. W swoim projekcie doktorskim Steitz badała wirusa atakującego bakterie, którego genom składał się z RNA zamiast DNA. Jej praca polegała na zrozumieniu, w jaki sposób pojedynczy wirus powstaje z jego molekularnych bloków budulcowych.

Joan wyszła za mąż podczas studiów na Harvardzie. Jej mąż, Tom Steitz, był doktorantem zajmującym się badaniami nad krystalografią białek. Para odkładała założenie rodziny przez ponad dekadę, aby móc skupić się na swojej karierze. Kiedy w 1967 r. ukończyli studia doktoranckie, stanęli przed trudną decyzją – gdzie przenieść się na badania podoktoranckie. W dziedzinie, którą zajmował się jej mąż, Laboratorium Biologii Molekularnej MRC (LMB) w Cambridge w Wielkiej Brytanii było najlepsze na świecie, więc zdecydowali się tam pojechać. Steitz wspomina, że Watson napisał list do dyrektora laboratorium, w którym ją polecił, ponieważ „jest inteligentna i miła w towarzystwie”. Badaczka jednak nie spodziewała się, że ostatecznie będzie szukać pracy jako wykładowczyni. Takie podejście dało jej swobodę wyboru trudnego projektu, który chodził jej po głowie, ale istniało ryzyko, że mógł nie wypalić. Dla kontrastu, jej koledzy skupiali się na wzmocnieniu swoich życiorysów przed ubieganiem się o stanowiska uniwersyteckie, więc wybierali prostsze projekty, z większym prawdopodobieństwem na sukces.

Tak więc w listopadzie 1967 r. 26-letnia Joan Steitz weszła do LMB w Cambridge w Wielkiej Brytanii. Świeżo po ukończeniu doktoratu z biologii molekularnej na Harvardzie Steitz z niecierpliwością czekała na stanowisko podoktorskie w LMB, jednak dyrektor placówki nie dotrzymał słowa. LMB, jedna z najważniejszych na świecie instytucji zajmujących się badaniem biologii molekularnej, nie miał dla niej ani przestrzeni laboratoryjnej, ani projektu. Dyrektor zasugerował, by zamiast tego spróbowała projektu bibliotecznego, ale ta nie zamierzała spędzić następnych trzech lat w stosach papierów. – Wiedziałam, że moją mocną stroną jest praca eksperymentalna, a nie teoretyczna – wspominała w wywiadzie z 2022 r.

Reakcja Steitz na to niepowodzenie pokazała cechy, które uczyniły ją jednym z najbardziej utytułowanych i szanowanych naukowców w swojej dziedzinie. – Jest nieustępliwa – powiedziała o Joan biochemiczka z Yale Susan Baserga, która była badaczką podoktorską w laboratorium Steitz na przełomie lat 80. i 90. ubiegłego wieku. Aby znaleźć swój własny projekt, Steitz chodziła od laboratorium do laboratorium w LMB, prosząc innych badaczy i postdoców o podzielenie się z nią swoimi pomysłami. Przekonała również pracownika LMB, Marka Bretschera, by udostępnił jej trochę miejsca do pracy – długi na 90 cm fragment stołu laboratoryjnego ledwo wystarczający do przeprowadzania eksperymentów. – Inną z jej cech jest nieustraszoność – dodała biolożka zajmująca się badaniami nad RNA Sandra Wolin z National Cancer Institute w Bethesda w Maryland, która była studentką Steitz na Yale. Ta cecha ujawniła się w projekcie wybranym przez Steitz – badaniu, od którego inni naukowcy na stanowisku posdoca (wszyscy mężczyźni) stronili, ponieważ wydawało się to dla nich zbyt trudne. Praca polegała na badaniu interakcji między informacyjnym RNA (mRNA), który przenosi instrukcje dotyczące tworzenia określonych białek, a rybosomami – organellami zawierającymi RNA, które odczytują te instrukcje i budują białka. Steitz ustaliła, w jaki sposób rybosomy rozpoznają mRNA, publikując swoje odkrycia w 1969 r. w „Nature”.

Pytanie, którym zajęła się Joan, dotyczyło tego, w jaki sposób rybosom „wybiera” miejsce, w którym ma przyczepić się do cząsteczki mRNA? Pracując na niespełna 1m² powierzchni laboratoryjnej, Steitz opracowała procedurę polegającą na mieszaniu rybosomów z mRNA pochodzącym z tego samego wirusa, który badała na Harvardzie. Gdy rybosomy przyłączyły się do cząsteczek RNA, dodała enzym, który pociął wszystkie odsłonięte nici RNA. Odcinek mRNA złapany przez rybosom uniknął zniszczenia, ponieważ był schowany wewnątrz organelli. Izolując te ukryte fragmenty, a następnie sekwencjonując je przy użyciu techniki opracowanej przez innego badacza LMB, wykazała, że rybosomy znajdują się w określonych sekwencjach zasad nukleotydowych w cząsteczkach mRNA. Wyniki Steitz przyciągnęły uwagę biologów molekularnych, ponieważ jako pierwsza wskazała sekwencje przyciągające rybosomy. Pomimo tego osiągnięcia, Steitz nie była pewna, czy uda jej się znaleźć pracę w prowadzeniu własnego laboratorium. Chociaż możliwości akademickie dla kobiet otwierały się, niektóre uniwersytety trzymały się starych uprzedzeń, np. gdy jej mąż miał rozmowę kwalifikacyjną na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, zapytał, czy uczelnia może zaoferować pracę Joan. Przewodniczący wydziału odpowiedział: – Nasze żony są asystentkami naukowymi w laboratoriach i są z tego powodu bardzo szczęśliwe – wspomina Steitz. Zamiast tego ona i jej mąż wybrali Yale, które zaoferowało im obojgu stanowiska wykładowców.

Ich kariera rozkwitła właśnie w Yale, gdzie pozostali przez resztę swojej ścieżki akademickiej. Badania Toma przyniosły mu Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 2009 r. Joan nadal odkrywała tajemnice RNA. Zagadką było np., w jaki sposób komórki usuwają introny? Steitz i jej zespół podejrzewali, że zadanie to wykonują tajemnicze cząsteczki zawierające białka i RNA, zwane małymi rybonukleoproteinami jądrowymi (snRNP). Badacze starali się wyizolować te cząsteczki, dopóki nie dokonali kolejnego z tych szczęśliwych przełomów, o których Steitz mówi, że były tak ważne dla jej kariery. Pacjenci z niektórymi chorobami autoimmunologicznymi, takimi jak toczeń, wytwarzają przeciwciała atakujące jądro komórkowe, więc naukowcy pomyśleli, że użyją tych przeciwciał do wyłowienia snRNP, jeśli uda im się zdobyć niektóre z tych białek. Pewnego dnia nowy doktorant w laboratorium, Michael Lerner, powiedział, że zna lekarza w szkole medycznej, który może mieć wolne próbki krwi od pacjentów z toczniem. Tego samego dnia Lerner wrócił do laboratorium z niektórymi próbkami. W 1979 r. naukowcy wykazali, że mogą wykorzystać przeciwciała do izolacji snRNP, co było kluczowym krokiem w zrozumieniu funkcji cząsteczek.

W następnych kilku latach Steitz i badacze jej laboratorium, w tym Wolin i Mount, wraz z naukowcami z innych instytucji, potwierdzili, że snRNP są niezbędne do łączenia RNA. W ciągu następnych dziesięcioleci Steitz kontynuowała badania nad snRNP i innymi rodzajami RNA, w tym snoRNP (małymi rybonukleoproteinami jąderkowymi), które pomagają komórkom wytwarzać rybosomy, oraz mikroRNA, które pozwalają komórkom precyzyjnie dostroić produkcję białek. W szczególności odkryła krytyczną rolę małych niekodujących RNA w splicingu pre-mRNA i biogenezie rybosomalnego RNA oraz wyjaśniła mechanizmy biochemiczne regulujące stabilność RNA w komórkach eukariotycznych. Jej pionierskie odkrycia położyły podwaliny pod wiele późniejszych badań nad splicingiem RNA.  

Pracując w Yale, Joan założyła laboratorium, które wyszkoliło wielu czołowych badaczy RNA. Naukowcy, którzy się tam uczyli, wychwalają jej naukową przenikliwość, mentorski styl i troskę o studentów i postdoców. – Steitz łączyła rygor badawczy z człowieczeństwem – akcentował Manuel Ares, biolog molekularny z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz. Chociaż Ares był badaczem w innym laboratorium, często szukał rady u Steitz. – Joan jest zimna, jeśli chodzi o idee naukowe, ale ciepła i wyrozumiała, jeśli chodzi o ludzkie aspekty uprawiania nauki – mówił. Biolog molekularny Stephen Mount z University of Maryland w College Park, który był jej studentem, wspominał: – To dzięki niej jestem naukowcem, którym jestem dzisiaj. Mount opowiedział, że Joan wyznaczyła jasne oczekiwania dla swoich doktorantów i postdoców, ale pozwoliła im opracować własne rozwiązania, pomagając im rozwijać się jako naukowcom. Steitz zdobyła uznanie za swoje sukcesy w mentorowaniu badaczkom i służenie jako wzór do naśladowania, ale nie zdecydowała się świadomie wystąpić w obronie kobiet w nauce. – Myślę, że jeśli jesteś kobietą naukowcem, nie możesz nie być orędownikiem kobiet w nauce – powiedziała w wywiadzie w 2018 r. Jej podejście mentorskie działa tak dobrze, ponieważ nie wymaga robienia niczego nadzwyczajnego – po prostu daje kobietom naukowcom takie samo wsparcie i zachętę jak mężczyznom. Steitz wywarła tak znaczący wpływ na badania i ludzi dzięki swojej wyobraźni naukowej. Nie widzi jedynie bezpośrednich implikacji wyniku, ale też rzeczy wykraczające poza horyzont.

Oprócz tego, że jest jedną z dwóch pierwszych kobiet naukowców, które otrzymały nagrodę Albany Medical Center Prize in Medicine and Biomedical Research (2008 r.), największą nagrodę w dziedzinie medycyny w USA, Joan Steitz została uhonorowana wieloma nagrodami, w tym: Eli Lilly Award in Biological Chemistry (1976 r.), U.S. Steel Foundation Award in Molecular Biology (1982 r.), członkostwem w Narodowej Akademii Nauk (1983 r.), National Medal Science (1986 r.), Novartis-Drew Award in Biomedical Research (1999 r.), Steel Foundation Award in Molecular Biology (1982 r.), członkostwem w Narodowej Akademii Nauk (1983 r.), National Medal of Science (1986 r.), Novartis-Drew Award in Biomedical Research (1999 r.), FASEB Excellence in Science Award (2003 r.), RNA Society Lifetime Achievement Award (2004 r.), najwyższym wyróżnieniem naukowym ASCB, E.B. Wilson Medal (2005 r.), Rosalind E. Franklin Award for Women in Science, National Cancer Institute (2006 r.), Gairdner International Prize (2006 r.) oraz 11 doktoratami honoris causa. W 2012 r. dr Steitz otrzymała nagrodę Pearl Meister Greengard Prize i Vanderbilt Prize in Biomedical Science. Obie nagrody honorują nie tylko jej pionierską pracę z RNA, ale także zaangażowanie w rozwój kariery kobiet naukowców. Steitz zdobyła wiele najwyższych wyróżnień w swojej dziedzinie, w tym Nagrodę Laskera (2018 r.), popularnie zwaną „amerykańskim Noblem”. W 2021 r. Steitz otrzymała zarówno Nagrodę Wolfa w dziedzinie medycyny, jak i Nagrodę Fundacji Warrena Alperta, przyznawaną przez Harvard Medical School, za położenie fundamentów, które pomogły w stworzeniu szczepionek opartych na mRNA. W tym roku skończyła 84 lata i przeszła na tzw. stopniową emeryturę, choć nadal prowadzi badania naukowe.