Trăiesc în Utah,
un loc cunoscut pentru cele mai uimitoare
peisaje naturale de pe planetă.
Este ușor să fii copleșit de aceste priveliști grozave
și să fii fascinat de aceste formațiuni care par uneori extraterestre.
Ca om de știință, îmi place să studiez lumea naturală.
Dar ca biolog celular,
sunt mult mai interesată să înțeleg lumea naturală
la o scară mult mai mică.
Sunt animator molecular și lucrez cu alți cercetători
pentru a reprezenta molecule care sunt atât de mici,
încât sunt aproape invizibile.
Aceste molecule sunt mai mici decât lungimea de undă a luminii
și din această cauză nu le putem vedea direct,
chiar și cu cele mai bune microscoape optice.
Deci, cum pot reprezenta lucruri
care atât de mici încât nu le putem vedea?
Oameni de știință, precum cei cu care colaborez,
își pot dedica întreaga carieră profesională
pentru a înțelege un singur proces molecular.
Pentru a face asta, realizează o serie de experimente
care ne pot arăta o mică piesă din puzzle.
Un experiment ne poate indica forma proteinei,
altul ne poate spune cu ce alte proteine interacționează,
iar altul ne spune unde poate fi găsită în celulă.
Și toate aceste informații pot fi folosite pentru a crea o ipoteză,
o poveste, în esență, despre cum ar putea funcționa o moleculă.
Rolul meu e să folosesc aceste idei și să le transform în animații.
Acest lucru poate fi dificil,
deoarece se pare că moleculele pot face lucruri neobișnuite.
Dar aceste animații pot fi extrem de folositoare pentru cercetători
pentru a-și comunica ideile despre cum funcționează aceste molecule.
Ne permit și să vedem lumea moleculară
prin ochii lor.
Mi-ar place să vă arăt câteva animații,
un scurt tur a ceea ce consider a fi unele dintre minunile naturale
ale lumii moleculare.
Prima e o celulă imună.
Aceste celule trebuie să se târască în corpul nostru
pentru a găsi invadatori precum bacteriile patogene.
Aceasta mișcare e cauzată de una din proteinele mele preferate
numită actină,
care face parte din citoschelet.
Spre deosebire de scheletele noastre,
filamentele de actină sunt construite și distruse constant.
Citoscheletul de actină joacă roluri foarte importante în celulele noastre.
Le permit să-și schimbe forma,
să se miște, să adere la suprafețe
și să înghită bacterii.
Actina este implicată și într-un alt tip de mișcare.
În celulele musculare, actina formează filamente
care arată ca un material textil.
Când mușchii se contractă, aceste filamente se strâng
și se întorc la poziția lor originală
când mușchii noștri se relaxează.
Alte părți ale citoscheletului, în acest caz microtubulii,
sunt responsabile de transportul pe distanțe mari.
Pot fi considerate drept autostrăzile celulei,
deoarece pot mișca lucruri dintr-o parte a celulei în alta.
Spre deosebire de drumuri, microtubulii cresc și se scurtează,
apărând când este nevoie de ele
și dispărând după ce își îndeplinesc rolul.
Versiunea moleculară a camioanelor
sunt proteine numite pe bună dreptate „proteine motorii”,
care se pot deplasa de-a lungul microtubulilor,
târând uneori încărcături imense,
precum organele, după ele.
Această proteină motorie este cunoscută ca dienină
și se știe că poate lucra în grupuri
care arată aproape, cel puțin pentru mine, ca un car tras de cai.
Precum vedeți, celula este un loc incredibil și schimbător,
unde lucrurile sunt construite și dezasamblate constant.
Dar câteva structuri
sunt mai greu de dezasamblat decât altele,
și sunt folosite anumite forțe speciale
pentru a se asigura că structurile sunt dezasamblate la timp.
Treaba aceasta este făcută de proteine ca acestea.
Aceste proteine în formă de gogoașă,
care există sub multe forme în celulă,
par să rupă structurile
trăgând proteinele printr-o gaură centrală.
Când aceste proteine nu funcționează corect,
proteinele care trebuie să fie dezasamblate
uneori pot rămâne întregi și se pot agrega,
iar asta poate cauza boli groaznice, precum boala Alzheimer.
Acum, să aruncăm o privire asupra nucleului,
care găzduiește genomul în formă de ADN.
În toate celulele noastre,
ADN-ul este îngrijit și menținut de o gama largă de proteine.
ADN-ul este răsucit în jurul proteinelor numite histone,
care permit celulei să împacheteze mari cantități de ADN în nucleu.
Aceste mașinării sunt numite remodelatoare de cromatină
și rolul lor e înfășurarea ADN-ului
în jurul acestor histone
și permit ca noi părți ale ADN-ului să fie expuse.
Acest ADN poate fi recunoscut de altă mașinărie.
În acest caz, această mașinărie moleculară mare
caută un segment de ADN
care spune că se află la începutul unei gene.
Odată ce găsește segmentul,
trece printr-o serie de modificări de formă
care îi permit să aducă o altă mașinărie,
care la rândul său permite ca o genă să fie activată și transcrisă.
Acesta trebuie să fie un proces foarte strict reglementat,
deoarece activând gena greșită la momentul greșit
poate avea consecințe dezastruoase.
Oamenii de știință pot folosi acum mașinării proteice
pentru a edita genomul.
Sunt sigură ca ați auzit cu toții de CRISPR.
CRIPSR profită de o proteină cunoscută drept Cas9,
care poate fi proiectată ca să recunoască și să taie
o secvență foarte specifică de ADN.
În acest exemplu,
două proteine Cas9 sunt folosite pentru a tăia o parte problematică de ADN.
Spre exemplu, o secvență dintr-o genă care poate cauza o boală.
Mecanismele celulare sunt folosite apoi
pentru a lipi cele două capete ale ADN-ului.
Ca creatoare de animații,
una din provocările mele cele mai mari e vizualizarea incertitudinii.
Toate animațiile pe care vi le-am arătat reprezintă ipoteze,
cum cred colaboratorii mei că funcționează un proces,
pe baza celor mai bune informații de care dispun.
Dar pentru multe procese moleculare
suntem încă la începutul procesului de a le înțelege
și mai e mult de învățat.
Adevărul este că aceste lumi moleculare invizibile
sunt vaste și în mare parte neexplorate.
Pentru mine, aceste peisaje moleculare
sunt la fel de captivante de explorat precum lumea naturală
care este vizibilă în jurul nostru.
Vă mulțumesc!
(Aplauze)