Vidunderne i den molekylære verden, animeret

Nogle biologiske strukturer er så små at forskere ikke kan se dem selv med de mest kraftfulde mikroskoper. Det er her molekylær animator og TED Fellow Janet Iwasa bliver kreativ. Udforsk store, usete molekylære verdener gennem hendes hypnotiserende animationer som forestiller hvordan de fungerer.

Jeg bor i Utah,

Et sted som er kendt for
nogle af de mest inspirerende

naturlandskaber på denne jord.

Det er nemt at blive overvældet
af disse fantastiske udsigter,

og at blive virkelig fascineret af disse
nogle gange alien-lignende formationer.

Som en forsker, elsker jeg
at observere den naturlige verden.

Men som en cellebiolog,

Er jeg mere interesseret i at
forstå den naturlige verden

på en meget, meget mindre skala.

Jeg er en molekyleanimator,
og jeg arbejder med forskere

for at skabe visualiseringer
af molekyler, som er så små

at de praktisk talt er usynlige.

Disse molekyler er mindre,
end bølgelængden af lys,

hvilket betyder at vi kan
aldrig se dem direkte,

selv med de bedste lys mikroskoper.

Så hvordan skaber jeg
visualiseringer af ting

som er så små at vi ikke kan se dem?

Forskere, ligesom mine kollegaer,

kan bruge hele deres
professionelle karriere

på at lære at forstå
en molekylær process.

For at gøre dette, udfører de
en række eksperimenter

som hver især kan give os
et lille stykke af puslespillet.

En slags eksperiment kan fortælle
os om proteinets form,

mens en anden kan fortælle

om hvilken andre proteiner
den interagerer med,

og et andet kan fortælle os
hvor det kan findes i en celle.

Og alle disse bidder af information
kan blive brugt til at forme en hypotese,

i bund og grund en fortælling
om hvordan en molekyle fungerer.

Mit job er at tage disse idéer
og forvandle dem til en animation.

Dette kan være besværligt,

fordi det viser sig at molekyler
kan gøre nogle ret vilde ting.

Men disse animationer
kan være utrolig nyttige for forskere

til at kommunikere deres idéer
om hvordan disse molekyler virker.

De kan også tillade os
at se den molekylære verden

gennem deres øjne.

Jeg vil gerne vise jer nogle animationer

en hurtig tour af hvad jeg mener
er nogle af de naturlige vidundere

af den molekylære verden.

Først, dette er en immuncelle.

Denne slags celler bevæger
sig rundt i vores krop

for at finde angribere
ligesom patogene bakterier.

Denne bevægelse er lavet af
en af mine yndlings proteiner

kaldet actin,

hvilket er en del af hvad
er kendt som cytoskelettet.

Imodsætning til vores skelet,

Actin filamenter bliver konstant
bygget og nedbrudt.

Actincytoskelettet spiller en
enormt vigtig rolle i vores celler.

De tillader dem at ændre form,

at rykke sig, at stikke til overflader

og også at sluge bakterier

Actin er også involveret i en
anden slags bevægelse.

I vores muskelceller, actin skaber
disse almindelige filamenter

some ligner en slags stof.

Når muskler sammentrækkes,
bliver filamenterne trukket sammen

og de går tilbage til
deres første position

når vores muskler afslappes.

Andre dele af cytoskellettet,
i dette tilfælde mikrotubuli,

har ansvaret for langdistance
transportering.

De kan kort sagt anses for
at være cellulære motorveje

som bruges til at flytte ting fra
den ene side af cellen til den anden.

Ligesom vores veje,
mikrotubuli vokser og krymper,

fremgår når de er nødvendige

and forsvinder når deres job er gjort.

Den molekylære version af lastbiler

er proteiner som er kaldt motor proteiner,

som kan gå langs mikrotubuli,

ind imellem trækkende stor fragt,

som organeller, bag dem.

Denne specifikke motor protein
er kendt som dynein,

og den er kendt for at kunne
samarbejde i grupper

som næsten ligner, synes jeg,
en hestevogn.

Som du kan se, cellen er et utroligt
forandrende, dynamisk sted,

hvor ting konstant bliver
bygget og skilt ad.

Men nogle af de strukturer

er sværere at skille ad end andre.

Og specialstyrker bliver bragt ind

for at sikre at de strukturer
bliver skilt ad i rette tid.

Dette job bliver udført
at proteiner som disse.

Disse donut-formede proteiner,

som der er mange slags af i cellen,

alle virker til at ødelægge strukturer

kort sagt ved at trække individuelle
proteiner gennem et centralt hul.

Når denne slags proteiner
ikke virker ordentligt,

den type proteiner som er ment
til at blive nedbrudt

kan ind imellem klæbe sammen og samles

og det kan afføde forfærdelige
sygdomme, som Alzheimer's.

Og lad os nu tage et kig på kernen

som huser vores genom
i formen af DNA.

I alle vores celler,

vores DNA vedligeholdt af
en alsidig gruppe af proteiner.

DNA er viklet omrking proteiner
kaldet histoner,

som tillader celler at pakker
store mængder af DNA i vores kerne.

Disse maskiner er kaldt
kromatinombyggere,

og de fungerer sådan at de
praktisk talt flytter DNA'et

rundt om disse histoner

og tillader nye stykker DNA
at blive blottet.

Dette DNA kan så blive genkendt
af andet maskineri.

Her, denne store molekylære maskine

leder efter et udsnit af DNA

der fortæller den at det er
starten af et gen.

Når den finder et udsnit,

undergår den et række af
form ændringer

hvilket lader den bringe
ind andet maskineri

som vil tillade genet at
blive aktiveret eller kopieret.

Dette bliver nødt til at være
en meget tæt reguleret process,

da aktivering af det forkerte gen
på det forkerte tidspunkt

kan have katastrofale konsekvenser.

Forskere kan nu bruge
protein maskiner

til at redigere genomer.

Jeg er sikker på at I har hørt om CRISPR.

CRISPR drager fordel af
et protein kendt som Cas9,

som er designet til at
genkende og klippe

et meget specifikt udsnit af DNA.

I dette eksempel,

to Cas9 proteiner bliver brugt til
at klippe et problematisk stykke DNA.

eksempelvis, en del af et gen
som kan afføde en sygdom.

Cellulær maskineri er så brugt

praktisk talt til at lime to ender
af DNA'et sammen igen.

Som molekylær animator,

en af mine største udfordringer
er at visualisere usikkerhed.

Alle animationer jeg har vist jer
repræsenterer hypoteser,

hvordan mine kollegaer tror
en process virker,

baseret på det bedste information de har.

Men for mange molekylære processer,

er vi stadig i de tidlige stadier
af at forstå tingene,

og der er meget at lære.

Sandheden er

at disse usynlige molekylære verdener
er store og i det store hele uudforsket.

For mig, disse molekylære landskaber

er ligeså spændende at udforske
som den naturlige verden

der er synlig omkring os.

Mange tak.

(Bifald)