Es dzīvoju Jūtā,
vietā, kas pazīstama ar vieniem no skaistākajiem
dabasskatiem uz zemes.
Šajos skatos ir viegli aizmirsties,
un reizēm to savādie veidojumi patiešām fascinē.
Kā zinātniecei man ļoti patīk vērot dabu.
Bet kā šūnu bioloģei
man vēl vairāk interesē dabu izprast
daudz, daudz mazākā mērogā.
Es esmu molekulu animatore
un strādāju ar citiem pētniekiem,
attēlojot molekulas, kas ir tik mazas,
ka ir gandrīz neredzamas.
Šīs molekulas ir mazākas par gaismas viļņiem,
tātad mēs tās nekad neredzam tieši,
pat ar vislabākajiem gaismas mikroskopiem.
Kā tad es attēloju kaut ko,
kas ir tik mazs, ka nav pat saskatāms?
Zinātnieki, piemēram, tie ar kuriem sadarbojos,
var veltīt visu savu karjeru,
mēģinot saprast vienu molekulāro norisi.
Viņi veic virkni eksperimentu,
kas var atklāt vienu puzles gabaliņu.
Viens eksperiments izskaidro olbaltumvielas formu,
otrs – ar kādām olbaltumvielām tās spēj mijiedarboties,
un vēl cits – kur šūnā šī olbaltumviela atrodama.
Visi šie informācijas gabaliņi palīdz veidot hipotēzi,
būtībā stāstu par to, kā molekula varētu darboties.
Mans darbs ir šīs idejas pārvērst animācijās.
Tas var būt grūti, jo, izrādās, molekulas var būt visai savādas.
Bet šīs animācijas zinātniekiem var būt ļoti noderīgas
molekulu darbības skaidrošanā.
Tās arī palīdz ar acīm ieraudzīt molekulāro pasauli.
Gribu jums parādīt dažas animācijas,
mazu ceļojumu tajā, ko uzskatu par molekulārās pasaules dabas brīnumiem.
Vispirms – imūnšūna.
Šīm šūnām jāpārvietojas ķermenī,
lai atrastu iebrucējus, piemēram, patogēnās baktērijas.
Šī kustība ir iespējama,
pateicoties vienai no manām mīļākajām olbaltumvielām – aktīnam,
kas ir šūnas skeleta daļa.
Atšķirībā no mūsu skeleta,
aktīna pavedieni tiek pastāvīgi veidoti un izjaukti.
Aktīna skelets šūnām ir ļoti svarīgs.
Tas ļauj šūnām mainīt formu,
kustēties, lipt pie virsmām
un arī aprīt baktērijas.
Aktīns tiek izmantots arī cita veida kustībā.
Muskuļu šūnās aktīns veido regulāras formas pavedienus,
kas ir līdzīgi audumam.
Muskuļiem saraujoties, šie pavedieni tiek savilkti kopā,
un, muskuļiem atslābstot, tie atgriežas sākotnējā stāvoklī.
Citas šūnas skeleta daļas, šajā gadījumā mikrocaurulītes,
ir atbildīgas par lielu attālumu veikšanu.
Tās var iztēloties kā šūnu šosejas,
kas pārvieto lietas no vienas šūnas puses uz otru.
Atšķirībā no mūsu ceļiem, mikrocaurulītes izplešas un saraujas,
tās parādās, kad ir vajadzīgas,
un pazūd, kad savu darbu ir padarījušas.
Molekulārā kravas mašīnas versija
ir trāpīgi nosauktās kustību olbaltumvielas,
kas spēj pārvietoties pa mikrocaurulītēm,
reizēm līdzi stiepjot milzīgas kravas,
piemēram, organoīdus.
Šī kustību olbaltumviela ir dineīns,
un tā spēj strādāt grupās,
kas vismaz man izskatās kā zirgu pajūgi.
Kā redzat, šūnas ir ļoti mainīga un dinamiska vieta,
kur vienmēr kaut kas tiek veidots un izjaukts.
Bet dažas no šīm struktūrām
ir grūtāk izjaucamas nekā citas.
Un ir vajadzīgas īpašas spējas,
lai šīs struktūras izjauktu laikus.
Šo darbu daļēji paveic šīs olbaltumvielas.
Šūnā ir vairāki veidi šo virtuļiem līdzīgo olbaltumvielu,
tās sarauj struktūras,
velkot atsevišķas olbaltumvielas cauri centrālam caurumam.
Ja šīs olbaltumvielas nedarbojas pareizi,
olbaltumvielas, kurām būtu jābūt sarautām,
var salipt kopā un uzkrāties,
un tas var izraisīt briesmīgas slimības,
piemēram, Alcheimera slimību.
Tagad apskatīsim kodolu,
kurā DNS veidā atrodas mūsu genoms.
Visās mūsu šūnās
par DNS rūpējas dažnedažādas olbaltumvielas.
DNS ir ieslēgta olbaltumvielu – histonu – apvalkā,
kas ļauj šūnām kodolā ietilpināt daudz DNS.
Šīs mašīnas sauc par hromatīna pārveidotājiem,
un tie stumj DNS apkārt histoniem
un ļauj jaunām DNS daļām atsegties.
Tālāk šo DNS var atpazīt citi šūnas mehānismi.
Šajā piemērā šī lielā molekulārā mašīna
meklē DNS daļiņu, kas norāda gēna sākumu.
Kad daļiņa ir atrasta, tā vairākkārt maina formu,
kas ļauj tai iesaistīt citus mehānismus,
lai ieslēgtu vai pārrakstītu gēnu.
Šai norisei jābūt ļoti stingri regulētai,
jo nepareizā gēna ieslēgšanai nepareizajā laikā
var būt briesmīgas sekas.
Mūsdienās zinātnieki spēj izmantot olbaltumvielu mašīnas,
lai rediģētu genomus.
Esmu pārliecināta, ka visi esat dzirdējuši par CRISPR.
CRISPR izmanto Cas9 olbaltumu,
ko var pārveidot, lai atrastu un izgrieztu
noteiktu DNS secību.
Šajā piemērā
divi Cas9 olbaltumi tiek izmantoti
problemātiska DNS fragmenta izgriešanai.
Piemēram, daļu gēna, kas palielina slimības risku.
Tad lietā tiek likts šūnas mehānisms, lai DNS galus atkal salipinātu kopā.
Visgrūtākais molekulu animatora darbā
ir attēlot nenoteiktību.
Visas parādītās animācijas
ir manu līdzstrādnieku hipotēzes par to, kā notiek šie procesi,
balstoties uz labāko pieejamo informāciju.
Bet daudzu molekulāro norišu izpratnē mēs esam tikai sākuma posmā,
un mums vēl daudz kas ir jānoskaidro.
Patiesība ir tāda,
ka šīs neredzamās molekulārās pasaules ir plašas un lielākoties neizpētītas.
Man šīs molekulārās ainavas
ir tikpat aizraujošas kā daba,
ko redzam visapkārt.
Paldies.
(Aplausi)