Les meravelles del món molecular, animades

Algunes estructures biològiques són tan petites que els científics no les poden veure ni amb els microscopis més potents. I en aquestes circumstàncies, la Janet Iwasa, animadora molecular i Fellow de TED, es torna creativa. En aquesta xerrada, explorareu immensos mons moleculars mai vistos, a través d'animacions fascinants que imaginen com podrien funcionar.

Visc a Utah,

un lloc famós perquè hi ha
alguns dels paisatges naturals

més impressionants del planeta.

És fàcil sentir-se aclaparat
per aquestes vistes tan fantàstiques

i sentir-se fascinat per aquestes
formacions que semblen extraterrestres.

Com a científica,
m'encanta observar el món natural.

Però com a biòloga cel·lular,

m'interessa molt més
comprendre el món natural

a una escala molt, molt més petita.

Sóc animadora molecular,
i treballo amb altres investigadors

per crear visualitzacions de molècules
tan petites,

que són essencialment invisibles.

Són més petites que
la longitud d'ona de la llum,

i això significa que
no les podem veure directament,

ni tan sols
amb els millors microscopis de llum.

Aleshores, com podem representar coses

tan petites que no podem veure?

Hi ha científics,
com els meus col·laboradors,

que dediquen
tota la seva vida professional

a treballar per entendre
un procés molecular.

Per tal d'aconseguir-ho,
fan una sèrie d'experiments

cadascun dels quals ens explica
una petita part del trencaclosques.

Un experiment ens pot informar
sobre la forma d'una proteïna,

mentre que un altre ens pot dir

amb quines altres proteïnes
podria interactuar,

i un altre, on s'ubicaria
aquesta proteïna dins la cèl·lula.

I tots aquests trossets d'informació
s'utilitzen per elaborar una hipòtesi,

una història sobre el possible
funcionament d'una molècula.

La meva feina és agafar totes aquestes
idees i convertir-les en una animació.

I això pot ser una mica complicat,

perquè resulta que les molècules
poden fer coses molt esbojarrades.

Aquestes animacions poden ser
molt útils per als investigadors

a l'hora d'explicar com creuen que
podrien funcionar aquestes molècules.

També ens permeten
veure el món molecular

a través dels seus ulls.

M'agradaria ensenyar-vos
algunes animacions,

i fer un breu recorregut
pel que crec que són

meravelles naturals del món molecular.

Per començar, això és
una cèl·lula del sistema immunitari.

Aquest tipus de cèl·lules
repten pel nostre cos

buscant invasors
com bacteris patògens.

Aquest moviment el fa possible
una de les meves proteïnes preferides

que s'anomena actina,

i que forma part del que
es coneix com a citoesquelet.

A diferència dels nostres esquelets,

els filaments d'actina es construeixen
i es destrueixen constantment.

El citoesquelet d'actina té unes funcions
importantíssimes a les nostres cèl·lules.

Els permet canviar de forma,

moure's, adherir-se a superfícies

i empassar-se bacteris.

L'actina també participa
en un altre tipus de moviment.

A les nostres cèl·lules musculars,
hi forma uns filaments homogenis

que semblen una mena de teixit.

Quan els nostres músculs es contreuen,
aquests filaments s'ajunten

i tornen a la seva posició original
quan els músculs es relaxen.

Altres parts del citoesquelet,
en aquest cas els microtúbuls,

s'encarreguen del transport
de llarga distància.

Serien com autopistes cel·lulars

que s'utilitzen per moure coses
d'un cantó a l'altre de la cèl·lula.

A diferència de les nostres carreteres,
els microtúbuls s'estiren i s'encongeixen,

apareixen quan es necessiten
i desapareixen quan han fet la feina.

La versió molecular dels camions remolc

són unes proteïnes encertadament
anomenades proteïnes motores,

que poden caminar
al costat dels microtúbuls,

arrossegant càrregues que
de vegades són enormes,

tals com orgànuls, darrere seu.

Aquesta proteïna motora s'anomena dineïna,

i se sap que és capaç de treballar
conjuntament, en grups que recorden,

almenys a mi me'ls recorden,
el carros de cavalls.

Com veieu, la cèl·lula és un indret
increïblement canviant i dinàmic,

on les coses es construeixen
i es destrueixen constantment.

Però algunes d'aquestes estructures
costen més de desmuntar que d'altres.

I s'han d'utilitzar unes forces especials

per garantir que aquestes estructures
es desmuntin de manera ordenada.

I aquesta feina la fan, en part,
proteïnes com aquestes.

Aquestes proteïnes amb forma de donut,

de les quals n'hi ha molts tipus
a l'interior d'una cèl·lula,

sembla que tenen la funció
de destruir estructures

estirant proteïnes una a una
a través d'un forat central.

Quan aquestes proteïnes
no funcionen correctament,

els tipus de proteïnes
que s'haurien de desmuntar

de vegades es poden enganxar
entre elles i formar agregats

i això pot donar lloc a
malalties tan terribles com l'Alzheimer.

Fem un cop d'ull al nucli,

que acull el nostre genoma en forma d'ADN.

A totes les nostres cèl·lules,

un conjunt divers de proteïnes té cura
i fa el manteniment del nostre ADN.

L'ADN està cargolat al voltant
d'unes proteïnes anomenades histones,

que permeten a les cèl·lules emmagatzemar
grans quantitats d'ADN dins del seu nucli.

Aquestes màquines s'anomenen
remodeladors de cromatina,

i cargolen l'ADN
al voltant de les histones

i permeten que noves peces d'ADN
quedin exposades.

Així, aquest ADN pot ser reconegut
per una altra maquinària.

En aquest cas,
una gran màquina molecular

està buscant un segment d'ADN

que li indica que es troba
al principi d'un gen.

Quan ja ha trobat el segment,

experimenta una sèrie de canvis de forma

que li permeten incorporar
una altra maquinària,

que a la seva vegada permetrà
que un gen s'activi o sigui transcrit.

Aquest procés ha d'estar regulat
d'una forma molt precisa

perquè activar el gen equivocat
en el moment equivocat

pot tenir conseqüències desastroses.

Avui dia els científics poden utilitzar
màquines de proteïnes

per editar els genomes.

Segurament tots vosaltres
haureu sentit a parlar del CRISPR

El CRISPR aprofita una proteïna
anomenada Cas9

que pot ser modificada
per reconèixer i tallar

una seqüència molt específica d'ADN.

En aquest exemple,

s'utilitzen dues proteïnes Cas9
per tallar un tros d'ADN problemàtic.

Per exemple, la part d'un gen
que podria produir una malaltia.

Després, la maquinària
cel·lular s'utilitza

per tornar a unir
els dos extrems d'ADN.

Com a animadora
molecular,

un dels meus grans reptes
és visualitzar la incertesa.

Totes les animacions que us he mostrat
representen hipòtesis,

com creuen els meus col·laboradors
que un procés determinat funciona,

basant-se en la millor informació
que tenen.

Però per a molts processos moleculars,

encara ens trobem
a les primeres fases de comprensió,

i tenim molt per aprendre.

La veritat és que

aquests mons moleculars invisibles
són molt grans i estan molt poc explorats.

Per mi, aquests paisatges moleculars

són tan emocionants d'explorar
com el món natural

que és visible al nostre voltant.

Gràcies

(Aplaudiments)