Asun Utahissa,
joka tunnetaan eräistä maailman
hienoimmista luonnonmaisemista.
Nämä maisemat voivat olla
todella vaikuttavia ja kiehtovia,
aivan kuin ne olisivat
toiselta planeetalta.
Tutkijana rakastan
luonnollisen maailman havainnointia.
Mutta solubiologina
olen kiinnostuneempi
ymmärtämään luontoa
paljon pienemmässä mittakaavassa.
Animoin molekyylejä yhdessä
muiden tutkijoiden kanssa.
Teemme videoita molekyyleistä,
jotka ovat niin pieniä,
että ne ovat käytännössä näkymättömiä.
Molekyylit ovat pienempiä kuin
valon aallonpituus,
joten niitä ei voi nähdä suoraan
edes parhaimmilla valomikroskoopeilla.
Miten voin siis
havainnollistaa asioita,
jotka ovat näkymättömän pieniä?
Tutkijat, kuten kollegani,
saattavat käyttää koko uransa
yrittäessään ymmärtää yhtä
molekyylitason toimintoa.
He tekevät sen sarjalla kokeita,
joista jokainen paljastaa
yhden palapelin palan.
Yksi koe voi kertoa proteiinin muodosta,
kun taas toinen kertoo
minkä muiden proteiinien
kanssa se on tekemisissä,
ja kolmas kertoo
mistä osasta solua sen löytää.
Kaikista näistä tiedon rippeistä
voidaan muodostaa hypoteesi,
eli siis tarina siitä,
miten molekyyli saattaisi toimia.
Minun työni on tehdä
näistä ideoista animaatio.
Se voi olla konstikasta,
sillä molekyylit voivat tehdä
aika hulluja juttuja.
Mutta nämä animaatiot
voivat todella auttaa tutkijoita
kommunikoimaan ideoitaan siitä,
miten molekyylit toimivat.
Samalla voimme nähdä
molekyylien maailman
tutkijoiden silmin.
Näytän joitain animaatioita,
lyhyen kiertoajelun asioista,
jotka ovat mielestäni
molekyylien maailman ihmeitä.
Tässä on immuunisolu.
Nämä solut ryömivät ympäriinsä kehoissamme
etsien tunkeilijoita,
kuten sairauksia tartuttavia bakteereja.
Tämä liike on
yhdestä lempiproteiineistani,
aktiinista,
joka on osa sytoskeletonia
eli solun tukirankaa.
Toisin kuin luurankomme,
aktiinifilamentteja rakennetaan
ja hajotetaan koko ajan.
Aktiinitukirangalla on
tärkeä rooli soluissamme.
Niiden avulla solut muuttavat muotoa,
liikkuvat ympäriinsä, tarttuvat pintoihin,
ja hotkivat bakteereja.
Aktiini liittyy myös
toisenlaiseen liikkeeseen.
Lihassoluissamme aktiinit muodostavat
säännöllisiä filamentteja,
jotka näyttävät kankaalta.
Kun lihas supistuu,
nämä filamentit vetäytyvät yhteen,
ja ne palaavat alkuasentoonsa
kun lihas rentoutuu.
Solun tukirangan muut osat,
tässä tapauksessa mikrotubulukset,
vastaavat pitkän matkan kuljetuksista.
Niitä voisi pitää kuin solujen valtateinä,
joita käytetään asioiden siirtämiseen
solun laidalta toiselle.
Toisin kuin tiemme,
mikrotubulukset kasvavat ja kutistuvat,
ilmestyvät tarvittaessa,
ja katoavat kun työ on tehty.
Molekyyliversioita puoliperävaunuista
ovat osuvasti nimetyt moottoriproteiinit,
jotka kävelevät mikrotubuluksilla,
vetäen joskus valtavia kuormia
kuten soluelimiä.
Tämä moottoriproteiini
tunnetaan dyneiininä,
ja sen tiedetään tekevän töitä ryhmissä,
jotka näyttävät mielestäni
vähän hevosvankkureilta.
Kuten näet, solu on uskomaton,
dynaaminen paikka,
jossa asioita jatkuvasti
rakennetaan ja puretaan.
Mutta joitain rakenteita
on vaikeampi purkaa kuin toisia.
Paikalle on tuotava erikoisjoukkoja,
jotta rakenteet puretaan
varmasti aikataulussa.
Sitä työtä tekevät tällaiset proteiinit.
Donitsin muotoiset proteiinit,
joita soluissa on useita eri tyyppejä,
repivät rakenteita palasiksi
vetämällä yksittäisiä proteiineja
keskellä olevan reiän läpi.
Kun tällaiset proteiinit
eivät toimi kunnolla,
purettavaksi tarkoitetut proteiinit
takertuvat joskus toisiinsa kasoiksi,
ja se voi aiheuttaa kamalia sairauksia,
kuten Alzheimeria.
Katsotaanpa seuraavaksi tumaa,
jossa on genomimme DNA:n muodossa.
Kaikissa soluissamme
DNA:ta hoitaa ja huoltaa
joukko eri proteiineja.
DNA on kiertynyt
histoni-proteiinien ympärille,
joten solu saa pakattua
paljon DNA:ta tumaan.
Näitä koneita kutsutaan
kromatiinin muokkaajiksi,
ja ne toimivat pyöräyttämällä DNA:n
histonien ympärille
paljastaen uusia DNA:n osia.
Sitten muut koneistot voivat
havaita tämän DNA:n.
Tässä tapauksessa tämä suuri molekyylikone
etsii DNA:n osaa,
joka kertoo sille olevansa geenin alussa.
Kun kone löytää tämän osan,
se muuttaa muotoa useita kertoja,
jolloin muut koneistot saapuvat paikalle,
mikä taas saa aikaan geenin käynnistyksen
tai uudelleenkirjoituksen.
Tämä on tarkasti säännelty prosessi,
koska väärän geenin käynnistys
väärään aikaan
voi johtaa tuhoisiin seurauksiin.
Tutkijat osaavat nykyisin
käyttää proteiinikoneita
genomien muokkaukseen.
Olette varmaan kuulleet CRISPR:stä.
CRISPR hyödyntää
Cas9-proteiinia,
joka voidaan ohjelmoida
tunnistamaan ja leikkaamaan
tietty jakso DNA:sta.
Tässä esimerkkitapauksessa
kahta CAs9-proteiinia käytetään
leikkaamaan ongelmallinen osa DNA:ta.
Esimerkiksi osa geenistä,
joka voisi aiheuttaa sairauden.
Sitten solukoneistoa käytetään
liimaamaan DNA:n päät
takaisin yhteen.
Molekyylien animoijana
yksi suurimmista haasteistani
on epävarmuuden havainnollistaminen.
Kaikki näyttämäni animaatiot
edustavat hypoteesejä,
kollegoideni arvioita
prosessien kulusta,
ja perustuvat heidän
parhaisiin tietoihinsa.
Monien molekyylitason
prosessien kohdalla
ymmärryksemme on vasta aluillaan,
ja opittavaa on paljon.
Totta on se,
että molekyylien maailmat
ovat valtavia ja paljolti tutkimattomia.
Minulle näiden molekyylien maisemien
tutkiminen on ihan yhtä kiinnostavaa
kuin sen luonnollinen maailman,
jonka näemme ympärillämme.
Kiitos.
(Suosionosoituksia)