Živim u Utahu,
mjestu poznatom po nekim od najčudesnijih
prirodnih krajolika na ovom planetu.
Lako je biti opčinjen ovim nevjerojatnim pogledima,
a ovi oblici, koji ponekad izgledaju izvanzemaljski, mogu te stvarno oduševiti.
Kao znanstvenica, volim promatrati prirodni svijet.
No, kao stanična biologinja,
puno me više zanima razumijevanje prirodnog svijeta
u mnogo, mnogo manjem opsegu.
Molekularna sam animatorica te radim s drugim istraživačima
kako bi stvorili vizualne prikaze molekula koje su toliko male,
da su, u biti, nevidljive.
Te su molekule manje nego valna duljina svjetlosti,
što znači da ih nikad ne možemo izravno vidjeti,
čak ni pomoću najboljih svjetlosnih mikroskopa.
Pa, kako onda radim vizualne prikaze nečega
što je tako malo da to ne možemo vidjeti?
Znanstvenici, poput mojih suradnika,
mogu provesti cijele profesionalne karijere
radeći kako bi razumjeli jedan molekularni proces.
Kako bi to učinili, izvode nizove eksperimenata
od kojih nam svaki može otkriti mali dio slagalice.
Jedan nam eksperiment može reći nešto o obliku proteina,
dok nam drugi može reći
s kojim drugim proteinima može uzajamno djelovati,
a treći nam može reći gdje se on u stanici nalazi.
I svi ovi djelići informacija mogu se koristiti u stvaranju hipoteze,
priče, u osnovi, o tome kako bi molekula mogla funkcionirati.
Moj je posao pretvoriti te ideje u animaciju.
To može biti nezgodno,
jer se ispostavilo da molekule mogu činiti prilično lude stvari.
No te animacije mogu biti nevjerojatno korisne istraživačima
kako bi prenijeli svoje ideje o tome kako te molekule funkcioniraju.
Također nam dopuštaju da vidimo svijet molekula
kroz njihove oči.
Htjela bih vam pokazati neke animacije,
kratak pregled toga što ja smatram da su prirodna čuda
molekularnog svijeta.
Kao prvo, ovo je imunološka stanica.
Ove vrste stanica moraju puzati po našim tijelima
kako bi pronašle napadače kao što su patogene bakterije.
Ovo kretanje pokreće jedan od mojih najdražih proteina
nazvan aktin,
koji je dio onoga što je poznato kao citoskelet.
Za razliku od naših kostura,
filamenti aktina se stalno izgrađuju i rastavljaju.
Aktinski citoskelet ima nevjerojatno važne uloge u našim stanicama.
Dopuštaju im da mijenjaju oblik,
kreću se uokolo, prianjaju na površine
i da proždiru bakterije.
Aktin je također uključen u drugačiji oblik kretanja.
U našim mišićnim stanicama, strukture aktina tvore ove pravilne filamente
koji nekako izgledaju kao tkanina.
Kad se naši mišići kontrahiraju, ovi filamenti se skupa povlače
i vraćaju se u prvotni položaj
kad se mišić opusti.
Drugi dijelovi citoskeleta, u ovom slučaju mikrotubuli,
odgovorni su za daljinski prijenos.
Možemo na njih gledati, u osnovi, kao stanične autoceste
koje se koriste za pomicanje tvari s jedne strane stanice na drugu.
Za razliku od naših cesta, mikrotubuli rastu i smanjuju se,
pojavljuju se kad su potrebni
i nestaju kad je njihov posao završen.
Molekularnu verziju tegljača
čine proteini koji se pogodno zovu motorički proteini,
koji se mogu kretati uzduž mikrotubula,
vukući ponekad ogroman teret,
poput organela, za sobom.
Ovaj posebni motorički protein poznat je kao dinein
i poznato je da može raditi zajedno u skupinama
koje skoro izgledaju, barem meni, poput kočije konja.
Kao što vidite, stanica je nevjerojatno promjenjivo, dinamično mjesto,
gdje se tvari stalno izgrađuju i razgrađuju.
Ali neke od ovih struktura
ipak je teže razgraditi nego ostale.
I potrebno je dovesti posebne snage
kako bi se osiguralo da se strukture pravodobno razdvoje.
Ovaj posao djelomično odrade proteini poput ovih.
Ovi proteini, oblika krafne,
kojih ima mnogo vrsta u stanici,
čini se da djeluju na razdvajanje struktura
tako da u osnovi povlače pojedine proteine kroz središnju rupu.
Kad ove vrste proteina ne rade ispravno,
vrste proteina koje bi trebalo razdvojiti
ponekad se mogu držati skupa i nakupljati,
i mogu dati povod strašnim bolestima, poput Alzheimerove.
I sada pogledajmo jezgru,
koja je dom našem genom u obliku DNA.
U svim našim stanicama,
o našem DNA se brinu i održavaju je razni setovi proteina.
DNA se namata oko proteina nazvani histoni,
koji omogućuju stanicama pakiranje velike količine DNA u našoj jezgri.
Ovi mehanizmi se nazivaju kromatinskim remodulatorima
i način na koji rade je taj da u osnovi pomiču DNA
oko tih histona
i dopuštanju novim dijelovima DNA da budu izloženi.
Ova DNA može biti prepoznata od strane drugih mehanizama.
U ovom slučaju, ovaj veliki molekularni mehanizam
traži segment DNA
koji mu govori da je na početku gena.
Jednom kad nađe segment,
u osnovi se podvrgava nizu promjena oblika,
što mu omogućuje da dovede ostale mehanizme
koji za uzvrat dopuste genu da se uključi i transkribira.
Ovo mora biti vrlo usko regulirani proces,
jer uključivanje krivog gena u krivo vrijeme
može imati katastrofalne posljedice.
Znanstvenici sada mogu koristiti mehanizme proteina
za uređivanje genoma.
Sigurna sam da ste svi čuli za CRISPR.
CRISPR iskorištava protein znan kao Cas9,
koji može biti konstruiran da prepozna i reže
vrlo specifičan slijed DNA.
U ovom primjeru,
dva Cas9 proteina se koriste da izrežu problematični dio DNA.
Na primjer, dio gena koji može dati povod bolesti.
Stanični se mehanizam tada koristi
da u osnovi ponovno zalijepi dva kraja DNA.
Kao molekularna animatorica,
jedan od mojih najvećih izazova je vizualizirati neizvjesnost.
Sve animacije koje sam vam pokazala predstavljaju hipoteze,
kako moji suradnici misle da proces funkcionira,
na temelju najboljih informacija koje imaju.
Ali za mnoge molekularne procese,
još smo zapravo u ranim fazama razumijevanja stvari
i postoji mnogo toga za naučiti.
Istina je
da su ovi nevidljivi molekularni svjetovi golemi i uglavnom neistraženi.
Za mene, ovi molekularni krajolici
su jednako uzbudljivi za istraživati kao i prirodni svijet
koji je vidljiv svuda oko nas.
Hvala vam.
(Pljesak)