Keajaiban dunia molekuler, animasi

Beberapa struktur biologis sangat kecil sehingga para ilmuwan tidak dapat melihatnya bahkan dengan mikroskop yang terbaik sekali pun. Animator molekul dan TED Fellow Janet Iwasa menjadi kreatif. Jelajahi dunia molekuler yang luas dan tak terlihat saat ia berbagi animasi memikat yang membayangkan cara kerjanya.

Saya tinggal di Utah,

tempat yang dikenal memiliki beberapa

pemandangan alam paling
menakjubkan di planet ini.

Mudah untuk takjub akan pemandangan
yang mengagumkan ini,

dan terpesona oleh formasi yang
kadang nampak asing tersebut.

Sebagai ilmuwan, saya suka
mengamati alam.

Tapi sebagai ahli biologi sel,

Saya lebih tertarik memahami alam

yang berukuran lebih kecil.

Saya animator molekuler,
dan bekerja bersama peneliti lain

untuk memvisualisasikan molekul
yang begitu kecil,

hingga nyaris tidak terlihat.

Molekul ini lebih kecil dari panjang
gelombang cahaya,

artinya kita tidak akan
bisa melihatnya,

meski menggunakan mikroskop
cahaya terbaik.

Bagaimana saya memvisualisasikan sesuatu

yang sangat kecil hingga tak terlihat?

Ilmuwan, seperti rekan-rekan saya,

dapat menghabiskan
karir profesional mereka

untuk memahami satu
proses molekuler.

Mereka melakukan serangkaian
percobaan

yang menunjukkan
bagian kecil dari teka-teki.

Satu macam percobaan dapat
menunjukkan bentuk protein,

yang lainnya menunjukkan protein mana
yang berinteraksi dengannya,

dan yang lain menunjukkan
letaknya dalam sel.

Semua informasi ini dapat
menjadi sebuah hipotesis,

intinya, sebuah cerita tentang
bagaimana molekul itu bekerja.

Tugas saya mengambil ide itu
dan menjadikannya animasi.

Ini bisa rumit,

karena molekul bisa berperilaku aneh.

Tapi animasi ini akan sangat
berguna bagi para ilmuwan

untuk menyampaikan gagasan tentang
cara kerja molekul.

Animasi ini juga memungkinkan
kita melihat dunia molekuler

melalui mata mereka.

Saya akan menunjukkan beberapa animasi,

tur singkat tentang yang saya anggap
sebagai keajaiban dunia molekuler.

Pertama, ini adalah sebuah sel imun.

Sel ini berkeliaran di dalam tubuh kita

untuk menemukan penyerang
seperti bakteri patogen.

Gerakan ini diberdayakan oleh
protein favorit saya

yang disebut aktin,

yang merupakan bagian dari sitoskeleton.

Berbeda dengan kerangka kita,

filamen aktin secara konstan
dibuat dan diuraikan.

Sitoskeleton aktin berperan
sangat penting dalam sel kita.

Mereka bisa berubah bentuk,

bergerak, melekat di permukaan

dan melahap bakteri.

Aktin juga dibutuhkan dalam
pergerakan lain.

Pada sel otot, struktur aktin
membentuk filamen reguler

yang mirip seperti kain.

Saat otot berkontraksi, filamen
tersebut tertarik

dan kembali ke posisi semula

saat otot kita rileks.

Bagian lain dari sitoskeleton,
yaitu mikrotubulus,

berperan dalam pengangkutan
jarak jauh.

Mereka dapat dianggap
sebagai jalan raya seluler

untuk memindahkan sesuatu
dari satu sisi sel ke sisi lainnya.

Tak seperti jalan biasa,
mikrotubulus tumbuh dan mengecil,

muncul saat dibutuhkan

dan menghilang saat pekerjaan selesai.

Versi molekuler dari semi-truk

adalah protein yang disebut
protein motorik,

yang bisa berjalan di sepanjang
mikrotubulus,

kadang membawa muatan besar,

seperti organel, di belakangnya.

Protein motorik ini disebut dinein,

dan diketahui dapat
bekerja sama dalam kelompok

yang hampir mirip dengan kereta kuda.

Sebagaimana terlihat, sel ini
selalu berubah dan dinamis,

dimana segala sesuatu terus
dibangun dan dibongkar.

Tapi beberapa struktur tersebut
sulit dipisahkan dengan yang lainnya.

Diperlukan tenaga khusus

untuk memastikan struktur itu
diuraikan tepat waktu.

Tugas itu dikerjakan per bagian
oleh protein seperti ini.

Protein berbentuk donat ini, yang
banyak jenisnya di dalam sel,

semuanya berperan merobek struktur

dengan menarik protein tunggal
lewat lubang utama.

Ketika protein ini tidak bekerja
dengan baik,

protein yang seharusnya diurai

kadang bisa menempel dan bergabung

yang dapat menimbulkan penyakit
serius, seperti Alzheimer.

Sekarang mari kita lihat nukleus,

yang menyimpan genom kita
dalam bentuk DNA.

Di semua sel kita,

DNA kita dirawat dan dipelihara
oleh beragam protein.

DNA mengelilingi protein bernama histon,

yang memungkinkan sel mengemas DNA
dalam jumlah besar ke dalam nukleus kita.

Mesin-mesin ini disebut
perombak kromatin,

yang pada dasarnya berfungsi
memperlancar DNA

di sekitar histon ini

dan memungkinkan potongan
DNA baru terekspos.

DNA ini kemudian dapat dikenali
oleh mesin lain.

Dalam hal ini, mesin molekuler besar ini

sedang mencari segmen DNA

yang merupakan awal sebuah gen.

Begitu menemukan segmen,

ia mengalami serangkaian perubahan bentuk

yang memungkinkan penggunaan mesin lain

sehingga sebuah gen bisa diaktifkan
atau ditranskripsikan.

Ini harus menjadi proses
yang diatur sangat ketat,

karena mengaktifkan gen yang salah
pada waktu yang salah

dapat menimbulkan malapetaka.

Para ilmuwan sekarang dapat
menggunakan mesin protein

untuk mengedit genom.

Kalian tentu sudah mendengar CRISPR.

CRISPR memanfaatkan protein
yang dikenal sebagai Cas9,

yang dapat direkayasa
untuk mengenali dan memotong

urutan DNA yang sangat spesifik.

Dalam contoh ini,

dua protein Cas9 digunakan
untuk memotong DNA yang bermasalah.

Misalnya, bagian dari gen
yang dapat menimbulkan penyakit.

Mesin seluler lalu digunakan

untuk merekatkan dua ujung
DNA menjadi satu.

Sebagai animator molekuler,

salah satu tantangan terbesar
adalah memvisualisasikan ketidakpastian.

Semua animasi yang saya tunjukkan
mewakili hipotesis,

bagaimana proses kerja menurut
rekan saya,

berdasarkan informasi terbaik
yang mereka miliki.

Tetapi untuk banyak proses molekuler,

kita masih dalam tahap awal
memahami berbagai hal,

banyak yang harus dipelajari.

Kenyataannya adalah

dunia molekuler tak kasat mata ini
luas dan sebagian besar belum dijelajahi.

Bagi saya, lanskap molekuler ini

sangat menarik untuk dijelajahi
seperti dunia alami

yang terlihat di sekitar kita.

Terima kasih.

(Tepuk tangan)