As maravilhas do mundo molecular, em animação

Algumas estruturas biológicas são tão pequenas que os cientistas não podem vê-las, nem mesmo com os microscópios mais poderosos. É aí que a animadora molecular e bolsista TED Janet Iwasa mostra sua criatividade. Explore o vasto e desconhecido mundo molecular com as impressionantes animações que Janet compartilha sobre o funcionamento dele.

Eu moro em Utah,

um lugar conhecido por ter
algumas das mais inspiradoras

paisagens naturais da Terra.

É fácil ficar fascinado
pelas paisagens fantásticas

e também por essas formações
que, às vezes, parecem de outro mundo.

Como sou cientista,
adoro observar o mundo natural.

Mas, como bióloga celular,

estou muito mais interessada
em entender o mundo natural

em uma escala muitíssimo menor.

Sou animadora molecular
e trabalho com outros pesquisadores

para criar visualizações
de moléculas tão pequenas

que são praticamente invisíveis.

Essas moléculas são menores
que o comprimento de onda da luz,

ou seja, não podemos vê-las diretamente,

mesmo com os melhores
microscópios ópticos.

Então, como criar visualizações de coisas
que não vemos por serem tão pequenas?

Cientistas, como os meus colaboradores,
podem passar toda a carreira profissional

trabalhando para entender
um processo molecular.

Para isso, realizam vários experimentos

que nos informam
uma pequena peça do quebra-cabeça.

Um tipo de experimento
pode ser sobre a forma da proteína,

outro pode ser sobre a possível
interação com outras proteínas,

ou ainda sobre a localização
da proteína na célula.

Todas essas informações podem ser
usadas para formular uma hipótese,

um história sobre o funcionamento
de uma molécula.

O meu trabalho é usar essas ideias
e transformá-las em uma animação.

Pode ser complicado, pois as moléculas
fazem coisas bem malucas.

Mas essas animações podem ser
incrivelmente úteis aos pesquisadores

para transmitir suas ideias
de como essas moléculas funcionam.

Elas também nos permitem
ver o mundo molecular

segundo os pesquisadores.

Vou mostrar algumas animações
para que vocês tenham uma ideia

do que considero algumas das maravilhas
naturais do mundo molecular.

Primeiramente, essa é uma célula imune.

Esses tipos de células precisam
percorrer o nosso corpo

para encontrar invasores,
como as bactérias patogênicas.

Esse movimento é causado
por uma das minhas proteínas favoritas,

a "actina",

a qual faz parte
do chamado "citoesqueleto".

Ao contrário do nosso esqueleto,

os filamentos de actina são
constantemente construídos e desfeitos.

O citoesqueleto de actina desempenha
funções cruciais em nossas células,

permitindo que elas mudem de forma,

que se movimentem,
que se prendam a superfícies

e que também devorem bactérias.

A actina também faz parte
de outro tipo de movimento.

Suas estruturas formam filamentos
regulares nas células musculares,

parecidos com tecido.

Esses filamentos se unem
quando nossos músculos se contraem,

e retornam à posição original
quando os músculos relaxam.

Outras partes do citoesqueleto,
os "microtúbulos",

são responsáveis pelo transporte
de longa distância.

Eles funcionam como "rodovias" celulares,

usadas para mover coisas
de um lado ao outro da célula.

Ao contrário das estradas,
os microtúbulos crescem e encolhem,

surgindo quando são necessários,
e desaparecendo quando o trabalho acaba.

Essa representação molecular
de uma "carreta semirreboque"

são as chamadas "proteínas motoras",
que podem se mover pelos microtúbulos,

às vezes arrastando grandes cargas,

como as "organelas".

Essa proteína motora
é conhecida como "dineína",

e sabe-se que pode trabalhar em grupos
que se parecem, ao menos pra mim,

com carruagens puxadas por cavalos.

Como vocês viram, a célula é um ambiente
incrivelmente mutante e dinâmico,

no qual as coisas são sempre
construídas e desmontadas.

Entretanto, é mais difícil desfazer
algumas dessas estruturas.

É necessário forças especiais

para garantir que as estruturas
sejam desfeitas no devido tempo.

É um trabalho realizado
por proteínas como essas,

em forma de rosquinha,
das quais há muitos tipos nas células,

que aparentemente desfazem as estruturas,

atraindo proteínas individuais
através de um orifício central.

Quando essas proteínas
não funcionam adequadamente,

as que deveriam ser desmontadas
podem, às vezes, se agrupar,

e causar doenças terríveis,
como o mal de Alzheimer.

Agora vamos dar uma olhada no núcleo,

que abriga o nosso genoma
na forma do DNA.

Em todas as nossas células,

o DNA é cuidado e mantido
por um vasto conjunto de proteínas.

O DNA fica enrolado
em proteínas chamadas "histonas",

que permitem que as células armazenem
grandes quantidades de DNA no núcleo.

Essas máquinas são chamadas
de "remodeladores de cromatina",

e o trabalho delas consiste em modificar
o DNA em volta das histonas

e fazer com que novos pedaços
dele fiquem expostos.

Assim, esse DNA pode ser
reconhecido por outra máquina.

Nesse caso, essa grande máquina molecular

procura um segmento de DNA
que indique o início de um gene.

Assim que encontra um segmento,
passa por uma série de mudanças,

o que possibilita introduzir outra máquina

que, por sua vez, permite que um gene
seja ativado ou transcrito.

Esse processo deve ser
precisamente controlado,

porque a ativação do gene errado,
no momento errado,

pode ter consequências desastrosas.

Agora, os cientistas são capazes de usar
máquinas de proteínas para editar genomas.

Tenho certeza que vocês
já ouviram falar do CRISPR,

um sistema que utiliza a proteína Cas9,

que pode ser modificada
para reconhecer e cortar

uma sequência específica de DNA.

Nesse exemplo, duas proteínas Cas9
são usadas para remover

um pedaço problemático de DNA,

como uma parte de um gene
que pode causar uma doença.

As máquinas celulares são usadas
para colar duas extremidades do DNA.

Como animadora molecular,

um dos meus grandes desafios
é visualizar a incerteza.

As animações que mostrei representam
hipóteses de meus colaboradores

sobre o funcionamento dos processos,
com base nas melhores informações que têm.

Mas, para muitos processos moleculares,

nossa compreensão está nos estágios
iniciais e ainda há muito o que aprender.

A verdade é que esses mundos
moleculares invisíveis

são vastos e praticamente inexplorados.

Para mim, a exploração
dessas paisagens moleculares

é tão empolgante
quanto a do mundo natural,

que podemos ver ao nosso redor.

Obrigada.

(Aplausos)