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)