Saya tinggal di Utah,
tempat yang dikenal memiliki beberapa
pemandangan alam paling menakjubkan di planet ini.
Mudah untuk takjub akan pemandangan yang mengagumkan ini,
dan terpesona oleh formasi yang kadang nampak asing tersebut.
Sebagai ilmuwan, saya suka mengamati alam.
Tapi sebagai ahli biologi sel,
Saya lebih tertarik memahami alam
yang berukuran lebih kecil.
Saya animator molekuler, dan bekerja bersama peneliti lain
untuk memvisualisasikan molekul yang begitu kecil,
hingga nyaris tidak terlihat.
Molekul ini lebih kecil dari panjang gelombang cahaya,
artinya kita tidak akan bisa melihatnya,
meski menggunakan mikroskop cahaya terbaik.
Bagaimana saya memvisualisasikan sesuatu
yang sangat kecil hingga tak terlihat?
Ilmuwan, seperti rekan-rekan saya,
dapat menghabiskan karir profesional mereka
untuk memahami satu proses molekuler.
Mereka melakukan serangkaian percobaan
yang menunjukkan bagian kecil dari teka-teki.
Satu macam percobaan dapat menunjukkan bentuk protein,
yang lainnya menunjukkan protein mana yang berinteraksi dengannya,
dan yang lain menunjukkan letaknya dalam sel.
Semua informasi ini dapat menjadi sebuah hipotesis,
intinya, sebuah cerita tentang bagaimana molekul itu bekerja.
Tugas saya mengambil ide itu dan menjadikannya animasi.
Ini bisa rumit,
karena molekul bisa berperilaku aneh.
Tapi animasi ini akan sangat berguna bagi para ilmuwan
untuk menyampaikan gagasan tentang cara kerja molekul.
Animasi ini juga memungkinkan kita melihat dunia molekuler
melalui mata mereka.
Saya akan menunjukkan beberapa animasi,
tur singkat tentang yang saya anggap sebagai keajaiban dunia molekuler.
Pertama, ini adalah sebuah sel imun.
Sel ini berkeliaran di dalam tubuh kita
untuk menemukan penyerang seperti bakteri patogen.
Gerakan ini diberdayakan oleh protein favorit saya
yang disebut aktin,
yang merupakan bagian dari sitoskeleton.
Berbeda dengan kerangka kita,
filamen aktin secara konstan dibuat dan diuraikan.
Sitoskeleton aktin berperan sangat penting dalam sel kita.
Mereka bisa berubah bentuk,
bergerak, melekat di permukaan
dan melahap bakteri.
Aktin juga dibutuhkan dalam pergerakan lain.
Pada sel otot, struktur aktin membentuk filamen reguler
yang mirip seperti kain.
Saat otot berkontraksi, filamen tersebut tertarik
dan kembali ke posisi semula
saat otot kita rileks.
Bagian lain dari sitoskeleton, yaitu mikrotubulus,
berperan dalam pengangkutan jarak jauh.
Mereka dapat dianggap sebagai jalan raya seluler
untuk memindahkan sesuatu dari satu sisi sel ke sisi lainnya.
Tak seperti jalan biasa, mikrotubulus tumbuh dan mengecil,
muncul saat dibutuhkan
dan menghilang saat pekerjaan selesai.
Versi molekuler dari semi-truk
adalah protein yang disebut protein motorik,
yang bisa berjalan di sepanjang mikrotubulus,
kadang membawa muatan besar,
seperti organel, di belakangnya.
Protein motorik ini disebut dinein,
dan diketahui dapat bekerja sama dalam kelompok
yang hampir mirip dengan kereta kuda.
Sebagaimana terlihat, sel ini selalu berubah dan dinamis,
dimana segala sesuatu terus dibangun dan dibongkar.
Tapi beberapa struktur tersebut sulit dipisahkan dengan yang lainnya.
Diperlukan tenaga khusus
untuk memastikan struktur itu diuraikan tepat waktu.
Tugas itu dikerjakan per bagian oleh protein seperti ini.
Protein berbentuk donat ini, yang banyak jenisnya di dalam sel,
semuanya berperan merobek struktur
dengan menarik protein tunggal lewat lubang utama.
Ketika protein ini tidak bekerja dengan baik,
protein yang seharusnya diurai
kadang bisa menempel dan bergabung
yang dapat menimbulkan penyakit serius, seperti Alzheimer.
Sekarang mari kita lihat nukleus,
yang menyimpan genom kita dalam bentuk DNA.
Di semua sel kita,
DNA kita dirawat dan dipelihara oleh beragam protein.
DNA mengelilingi protein bernama histon,
yang memungkinkan sel mengemas DNA dalam jumlah besar ke dalam nukleus kita.
Mesin-mesin ini disebut perombak kromatin,
yang pada dasarnya berfungsi memperlancar DNA
di sekitar histon ini
dan memungkinkan potongan DNA baru terekspos.
DNA ini kemudian dapat dikenali oleh mesin lain.
Dalam hal ini, mesin molekuler besar ini
sedang mencari segmen DNA
yang merupakan awal sebuah gen.
Begitu menemukan segmen,
ia mengalami serangkaian perubahan bentuk
yang memungkinkan penggunaan mesin lain
sehingga sebuah gen bisa diaktifkan atau ditranskripsikan.
Ini harus menjadi proses yang diatur sangat ketat,
karena mengaktifkan gen yang salah pada waktu yang salah
dapat menimbulkan malapetaka.
Para ilmuwan sekarang dapat menggunakan mesin protein
untuk mengedit genom.
Kalian tentu sudah mendengar CRISPR.
CRISPR memanfaatkan protein yang dikenal sebagai Cas9,
yang dapat direkayasa untuk mengenali dan memotong
urutan DNA yang sangat spesifik.
Dalam contoh ini,
dua protein Cas9 digunakan untuk memotong DNA yang bermasalah.
Misalnya, bagian dari gen yang dapat menimbulkan penyakit.
Mesin seluler lalu digunakan
untuk merekatkan dua ujung DNA menjadi satu.
Sebagai animator molekuler,
salah satu tantangan terbesar adalah memvisualisasikan ketidakpastian.
Semua animasi yang saya tunjukkan mewakili hipotesis,
bagaimana proses kerja menurut rekan saya,
berdasarkan informasi terbaik yang mereka miliki.
Tetapi untuk banyak proses molekuler,
kita masih dalam tahap awal memahami berbagai hal,
banyak yang harus dipelajari.
Kenyataannya adalah
dunia molekuler tak kasat mata ini luas dan sebagian besar belum dijelajahi.
Bagi saya, lanskap molekuler ini
sangat menarik untuk dijelajahi seperti dunia alami
yang terlihat di sekitar kita.
Terima kasih.
(Tepuk tangan)