1
00:00:02,417 --> 00:00:03,684
Ich wohne in Utah,

2
00:00:03,708 --> 00:00:06,559
ein Ort bekannt für die beeindruckendsten

3
00:00:06,583 --> 00:00:09,143
Landschaften auf der Welt.

4
00:00:09,167 --> 00:00:12,743
Man wird leicht überwältigt
von diesen Landschaften

5
00:00:12,743 --> 00:00:16,518
und man ist fasziniert
von diesen Alien-Formationen.

6
00:00:16,542 --> 00:00:20,184
Als Wissenschaftlerin liebe ich es,
die Natur zu beobachten.

7
00:00:20,208 --> 00:00:21,976
Doch als Zellenbiologin

8
00:00:22,000 --> 00:00:24,809
bin ich mehr daran interessiert,

9
00:00:24,833 --> 00:00:27,842
die Natur in einem viel kleinerem
Maßstab zu verstehen.

10
00:00:27,917 --> 00:00:30,926
Als molekularer Animatorin
arbeite ich mit anderen Forschern,

11
00:00:30,926 --> 00:00:33,643
um Moleküle zu visualisieren,
die so klein sind,

12
00:00:33,667 --> 00:00:35,268
dass sie fast unsichtbar sind.

13
00:00:35,292 --> 00:00:38,243
Diese Moleküle sind kleiner
als die Wellenlänge des Lichts

14
00:00:38,243 --> 00:00:40,406
und deswegen können
wir sie nie direkt sehen,

15
00:00:40,430 --> 00:00:42,476
selbst mit den besten Lichtmikroskopen.

16
00:00:42,500 --> 00:00:44,643
Wie visualisiere ich also Dinge,

17
00:00:44,667 --> 00:00:46,643
die wir nicht einmal sehen können?

18
00:00:46,667 --> 00:00:48,809
Wissenschaftler, so wie meine Mitarbeiter,

19
00:00:48,833 --> 00:00:51,234
können ihre gesamte Karriere
daran arbeiten,

20
00:00:51,234 --> 00:00:53,618
einen einzigen molekularen
Prozess zu verstehen.

21
00:00:53,618 --> 00:00:56,018
Dazu führen sie eine Reihe
von Experimenten durch,

22
00:00:56,042 --> 00:00:59,143
wo jedes zu einem kleinen Teil
des Puzzles beiträgt.

23
00:00:59,167 --> 00:01:01,958
Ein Experiment kann über
die Form des Proteins informieren,

24
00:01:01,958 --> 00:01:03,326
während ein anderes zeigt,

25
00:01:03,326 --> 00:01:05,636
wie es mit anderen Proteinen wechselwirkt,

26
00:01:05,636 --> 00:01:08,565
und ein weiteres zeigt uns
wo man es in einer Zelle findet.

27
00:01:08,565 --> 00:01:12,476
All diese Ergebnisse kann man benutzen,
um eine Hypothese zu formulieren,

28
00:01:12,500 --> 00:01:15,641
wie ein Molekül agieren könnte.

29
00:01:17,000 --> 00:01:20,934
Meine Aufgabe besteht darin,
diese Ideen in Animationen umzusetzen.

30
00:01:20,958 --> 00:01:22,326
Dies kann schwierig sein,

31
00:01:22,326 --> 00:01:25,476
weil Moleküle, einige
verrückte Dinge machen können.

32
00:01:25,500 --> 00:01:28,851
Aber diese Animationen können 
für Forscher sehr nützlich sein,

33
00:01:28,875 --> 00:01:31,976
um Ihre Ideen zu kommunizieren 
wie diese Moleküle funktionieren.

34
00:01:32,000 --> 00:01:34,868
Sie erlauben uns auch die molekulare Welt,

35
00:01:34,868 --> 00:01:36,451
durch ihre Augen zu sehen.

36
00:01:36,451 --> 00:01:38,309
Ich möchte einige Animationen zeigen,

37
00:01:38,333 --> 00:01:39,775
eine kurze Tour darüber

38
00:01:39,775 --> 00:01:43,559
was ich als Naturwunder
der molekularen Welt betrachte.

39
00:01:43,583 --> 00:01:45,559
Hier eine Immunzelle.

40
00:01:45,583 --> 00:01:48,476
Diese Art von Zellen 
müssen durch unsere Körper kriechen,

41
00:01:48,500 --> 00:01:51,518
um Eindringlinge wie
pathogene Bakterien zu finden.

42
00:01:51,542 --> 00:01:54,643
Diese Bewegung wird durch eins 
meiner Lieblingsproteine erzeugt,

43
00:01:54,667 --> 00:01:55,934
das Aktin,

44
00:01:55,958 --> 00:01:58,434
welches ein Teil des Zytoskeletts ist.

45
00:01:58,458 --> 00:02:00,201
Im Gegensatz zu unserem Skelett,

46
00:02:00,201 --> 00:02:03,851
werden Aktinfilamente ständig
gebildet und zerlegt.

47
00:02:03,875 --> 00:02:07,268
Das Aktin-Zytoskelett spielt eine sehr
wichtige Rolle in unseren Zellen.

48
00:02:07,292 --> 00:02:09,159
Sie ermöglichen Zellformänderungen,

49
00:02:09,159 --> 00:02:11,576
Zellbewegungen, Anhaftung auf Oberflächen,

50
00:02:11,576 --> 00:02:13,934
und können auch Bakterien verschlingen.

51
00:02:13,958 --> 00:02:16,659
Aktin ist auch an einer
anderen Art Bewegung beteiligt.

52
00:02:16,659 --> 00:02:19,768
In unseren Muskelzellen bilden
Aktinstrukturen reguläre Filamente,

53
00:02:19,792 --> 00:02:21,309
die wie Stoff ausschauen.

54
00:02:21,333 --> 00:02:24,268
Bei Anspannung der Muskeln
ziehen sich die Filamente zusammen

55
00:02:24,292 --> 00:02:26,309
und gehen auf ihren
Originalzustand zurück,

56
00:02:26,333 --> 00:02:27,809
wenn die Muskeln entspannen.

57
00:02:27,833 --> 00:02:31,059
Andere Teile des Zytoskeletts,
in diesem Fall Mikrotubuli,

58
00:02:31,083 --> 00:02:33,768
sind verantwortlich
für den Langstreckentransport.

59
00:02:33,792 --> 00:02:36,434
Man kann sie sich als 
zellulare Autobahnen vorstellen,

60
00:02:36,458 --> 00:02:39,809
die Dinge von einer Seite der Zelle
auf die andere bewegt.

61
00:02:39,833 --> 00:02:42,601
Anders als bei Straßen,
wachsen und schrumpfen Mikrotubuli,

62
00:02:42,625 --> 00:02:44,059
sie erscheinen bei Bedarf

63
00:02:44,083 --> 00:02:46,434
und verschwinden,
wenn ihre Aufgabe erfüllt ist.

64
00:02:46,458 --> 00:02:48,893
Die molekulare Variante des LKWs

65
00:02:48,917 --> 00:02:51,476
sind sogenannte Motorproteine,

66
00:02:51,500 --> 00:02:53,976
die sich am Mikrotubuli
entlang bewegen können,

67
00:02:54,000 --> 00:02:56,684
und manchmal riesige Frachten

68
00:02:56,708 --> 00:02:58,518
wie Organellen hinterher schleppen.

69
00:02:58,542 --> 00:03:01,393
Diese Motorproteine
werden als Dynein bezeichnet

70
00:03:01,417 --> 00:03:03,851
und können in Gruppen zusammenarbeiten,

71
00:03:03,875 --> 00:03:07,309
die, zumindest für mich,
fast wie ein Pferdegespann ausschauen.

72
00:03:07,333 --> 00:03:11,184
Wie sie sehen können, ist die Zelle ein
äußerst wechselhafter, dynamischer Ort,

73
00:03:11,208 --> 00:03:14,643
wo Dinge ständig
gebildet und zerlegt werden.

74
00:03:14,667 --> 00:03:16,118
Aber manche Strukturen

75
00:03:16,118 --> 00:03:18,143
sind schwerer auseinanderzunehmen

76
00:03:18,167 --> 00:03:20,101
und Spezialkräfte müssen geholt werden,

77
00:03:20,125 --> 00:03:23,559
so dass die Strukturen
rechtzeitig auseinandergenommen werden.

78
00:03:23,583 --> 00:03:26,309
Diese Arbeit wird teils
mit Proteine wie diesen gemacht.

79
00:03:26,333 --> 00:03:27,851
Diese Donut-förmigen Proteine,

80
00:03:27,875 --> 00:03:29,893
von denen es viele Arten
in der Zelle gibt,

81
00:03:29,917 --> 00:03:31,976
scheinen alle Strukturen zu zerlegen,

82
00:03:32,000 --> 00:03:35,393
indem sie praktisch Proteine 
durch ein zentrales Loch ziehen.

83
00:03:35,417 --> 00:03:37,976
Wenn diese Proteinart
nicht richtig funktioniert,

84
00:03:38,000 --> 00:03:40,726
können Proteine, die auseinander
gerissen werden sollen,

85
00:03:40,750 --> 00:03:43,184
manchmal zusammenkleben und sich anhäufen.

86
00:03:43,208 --> 00:03:47,393
Das kann zu schlimmen Krankheiten
wie Alzheimer führen.

87
00:03:47,417 --> 00:03:49,434
Jetzt schauen wir uns den Kern an,

88
00:03:49,458 --> 00:03:52,393
der unsere Genome also DNA beherbergt.

89
00:03:52,417 --> 00:03:53,851
In allen unseren Zellen

90
00:03:53,875 --> 00:03:58,184
wird unsere DNA von mehreren
Proteinen gepflegt und erhalten.

91
00:03:58,208 --> 00:04:01,018
Die DNA wird um Proteine
namens Histon gewickelt,

92
00:04:01,042 --> 00:04:05,351
die es Zellen ermöglichen, eine große
Menge an DNA in unseren Kern zu packen.

93
00:04:05,375 --> 00:04:08,434
Diese Maschinen sind 
sogenannte Chromatin-Remodeler

94
00:04:08,458 --> 00:04:12,484
und sie arbeiten so, dass sie
die DNA um die Histone schieben,

95
00:04:12,484 --> 00:04:16,351
was dazu führt, dass neue
DNA-Stücke exponiert werden.

96
00:04:16,375 --> 00:04:19,309
Diese DNA kann dann
von anderen Maschinen erkannt werden.

97
00:04:19,333 --> 00:04:21,851
In diesem Fall, sucht diese
große molekulare Maschine

98
00:04:21,875 --> 00:04:23,559
ein Segment der DNA,

99
00:04:23,583 --> 00:04:25,893
das den Anfang eines Gens zeigt.

100
00:04:25,917 --> 00:04:27,601
Sobald es ein Segment findet,

101
00:04:27,625 --> 00:04:30,393
erfährt es eine Reihe von Formänderungen,

102
00:04:30,417 --> 00:04:32,518
die es erlauben mehr
Maschinen einzubeziehen,

103
00:04:32,542 --> 00:04:36,684
die es wiederum einem Gen erlauben 
eingeschaltet oder übertragen zu werden.

104
00:04:36,708 --> 00:04:39,809
Dies muss ein streng
regulierter Prozess sein,

105
00:04:39,833 --> 00:04:42,601
weil ein zur falschen Zeit
eingeschaltetes falsches Gen

106
00:04:42,625 --> 00:04:45,268
katastrophale Folgen haben kann.

107
00:04:45,292 --> 00:04:48,101
Wissenschaftler können jetzt
Proteinmaschinen benutzen,

108
00:04:48,125 --> 00:04:49,559
um Genome zu bearbeiten.

109
00:04:49,583 --> 00:04:52,018
Sie haben sicherlich
schon mal von CRISPR gehört.

110
00:04:52,042 --> 00:04:54,851
CRISPR nutzt ein Protein bekannt als Cas9,

111
00:04:54,875 --> 00:04:56,633
das entwickeln werden kann,

112
00:04:56,633 --> 00:05:00,226
um eine bestimmte Sequenz von DNA
zu erkennen und zu schneiden.

113
00:05:00,250 --> 00:05:01,618
In diesem Beispiel,

114
00:05:01,618 --> 00:05:05,518
werden zwei Cas9 Proteine benutzt, um ein
problematisches Stück DNA zu entfernen.

115
00:05:05,542 --> 00:05:09,018
Zum Beispiel, ein Teil eines Gens, 
das zu einer Krankheit führen kann.

116
00:05:09,042 --> 00:05:11,519
Zellulare Maschinen werden
dann dazu verwendet,

117
00:05:11,519 --> 00:05:14,059
um die zwei Enden der DNA 
wieder zusammenzukleben.

118
00:05:14,083 --> 00:05:15,351
Als molekulare Animatorin

119
00:05:15,375 --> 00:05:18,684
ist eine der größten Herausforderungen
die Unsicherheitsdarstellung.

120
00:05:18,708 --> 00:05:22,018
Alle Animationen
repräsentieren Hypothesen,

121
00:05:22,042 --> 00:05:24,309
wie sich meine Mitarbeiter
Prozesse vorstellen,

122
00:05:24,333 --> 00:05:26,684
basierend auf den besten
verfügbaren Daten.

123
00:05:26,708 --> 00:05:28,684
Aber fur viele molekulare Prozesse,

124
00:05:28,708 --> 00:05:31,684
sind wir noch in der Anfangsphase,
Dinge zu verstehen

125
00:05:31,708 --> 00:05:33,018
und es gibt viel zu lernen.

126
00:05:33,042 --> 00:05:35,709
In Wahrheit sind diese
unsichtbaren molekularen Welten

127
00:05:35,709 --> 00:05:38,692
riesig und meist unerforscht.

128
00:05:39,458 --> 00:05:41,518
Für mich sind diese
molekularen Landschaften

129
00:05:41,542 --> 00:05:45,034
genauso spannend zu erforschen
wie die natürliche Welt,

130
00:05:45,034 --> 00:05:47,351
die überall um uns herum sichtbar ist.

131
00:05:47,375 --> 00:05:48,643
Vielen Dank.

132
00:05:48,667 --> 00:05:51,792
(Applaus)