私はユタ州に住んでいます
地球上でも最も壮麗な 風景のいくつかが
見られる場所です
素晴らしい光景に圧倒され
その異世界のような姿には 心を奪われてしまいます
科学者として私は 自然を観察するのが好きですが
細胞生物学者としては
自然の世界を ずっと小さなスケールで理解することに
より強い関心を持っています
私は分子のアニメーション作家で
他の研究者と協力し
見えない小さな分子の 可視化をしています
そういう分子は 光の波長よりも小さいため
最高の光学顕微鏡を使っても
直接見ることはできません
見ることのできない 小さなものを
どうやって可視化するのでしょう？
私が一緒に仕事しているような 科学者たちは
１つの分子過程の理解に 生涯を費やすこともあり
パズルの小さな断片について語る 実験をいろいろ行うことで
解明をしていきます
ある実験で タンパク質の形が分かり
別の実験で 他のタンパク質との 相互作用の仕方が分かり
また別の実験で細胞内の どこにあるかが分かるという具合です
断片的情報を 繋ぎ合わせることで
分子の働きについて 仮説を立てることができます
私の仕事は そのような仮説を元に アニメーションを作ることです
分子というのは 突拍子もないことをしうるものなので
難しいこともありますが
アニメーションは 分子の働きについて
研究者が考えを伝えるのに とても役に立ちます
また みんなが分子の世界を
科学者の眼で 見られるようにします
いくつかのアニメーションを使い
驚異の分子の世界のツアーに 皆さんをお連れしましょう
これは免疫細胞です
このような細胞は 病原菌のような侵入者を見つけるために
体内をはい回る必要があります
この動きは細胞骨格のひとつで
私のお気に入りのタンパク質の アクチンによるものです
体の骨格とは違い
アクチンの線維はたえず 作られたり壊されたりしています
アクチンの細胞骨格は細胞内で とても重要な役割を担っています
アクチンによって細胞は 形を変えたり
動き回ったり 表面に張り付いたり
細菌を平らげたりできるのです
アクチンは違った形の動きにも 関与しています
筋細胞内では アクチンは
布のような規則的な 線維構造を取っています
筋肉が収縮する時は 線維が引っ張り合い
筋肉が弛緩する時は 元の位置に戻ります
別の細胞骨格である微小管は
長距離輸送を担っています
細胞の中でひとつの場所から別の場所へ 物を動かす時に使われる
細胞内の幹線道路のようなものです
道路と違うのは 微小管は伸縮するということで
必要な時に現れ
仕事が済めばなくなります
分子版のトレーラーは
モータータンパク質と 呼ばれています
それが細胞小器官のような
大きな荷物を牽引しながら
微小管上を移動します
ここに出ているダイニンという モータータンパク質は
協力し合って働き
私には馬車のように見えます
細胞というのは御覧のように 変化するダイナミックな場所で
たえず構築と分解が 繰り広げられています
構造によっては他と比べて
分解が大変なものもあります
そういう構造物を 適切なタイミングで分解するため
特別部隊が必要になり
このようなタンパク質の 出番になります
このドーナツみたいな形の タンパク質は
細胞内にいろいろな 種類がありますが
真ん中の穴で個々の タンパク質を引っ張ることで
解体を行います
このようなタンパク質が 上手く働かないと
分解されるべきタンパク質が くっついて溜まっていき
アルツハイマーのような 酷い病気を引き起こします
今度は細胞核を見てみましょう
DNAの形でゲノムが 格納されている場所です
DNAはすべての細胞内にあって
様々なタンパク質により 手入れされ保持されています
DNAはヒストンというタンパク質に 巻き付いていて
膨大な量のDNAが 細胞核内に収まるようにしています
ここに出ているマシンは クロマチンリモデラーで
ヒストンの周りで DNAを繰り出して
DNAの新たな部分が 露出するようにします
それでDNAが他のマシンから アクセスできるようになります
ここでは大きな分子マシンが
遺伝子のはじまる位置を 探しています
その位置が見つかると
一連の変形を行い
遺伝子の発現や複写を行う 他のマシンが作業できるようにします
これはとても良く 管理されたプロセスで
発現する遺伝子の 種類やタイミングを誤ると
酷い結果になりかねません
今では科学者は タンパク質のマシンを使って
ゲノムを編集でます
CRISPRの名前は 聞いたことがあるでしょう
CRISPRはCas9という タンパク質を使い
DNA上の特定の部分を 見つけて切断するよう
仕立てることができます
ここでは２つの Cas9タンパク質が
DNAの問題のある個所を 切除しています
病気を引き起こすような部分を 取り除くわけです
細胞の働きを使って
切られたDNAを つなぎ合わせます
分子アニメーション作家として 最も大変なのは
はっきりと分からないものの 可視化です
お見せしてきたアニメーションは
科学者たちが手にできた 情報から推理した
プロセスの働きを 表現したものです
しかし分子的プロセスの多くは 理解され始めたばかりで
学ぶべきことが まだまだあります
実のところ この見えない分子の世界は
広大で概ね未探査です
こういう分子の風景は
周りの目に見える 自然の世界同様に
私にとって探索し甲斐の ある場所なんです
ありがとうございました
(拍手)