The wonders of the molecular world, animated | Janet Iwasa

Translator: Laia Cambro Reviewer: Enric Serradell-Lopez

I live in Utah,

Visc a Utah,

a place known for having some of the most awe-inspiring

un lloc famós perquè hi ha alguns dels paisatges naturals

natural landscapes on this planet.

més impressionants del planeta.

It's easy to be overwhelmed by these amazing views,

És fàcil sentir-se aclaparat per aquestes vistes tan fantàstiques

and to be really fascinated by these sometimes alien-looking formations.

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

As a scientist, I love observing the natural world.

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

But as a cell biologist,

Però com a biòloga cel·lular,

I'm much more interested in understanding the natural world

m'interessa molt més comprendre el món natural

at a much, much smaller scale.

a una escala molt, molt més petita.

I'm a molecular animator, and I work with other researchers

Sóc animadora molecular, i treballo amb altres investigadors

to create visualizations of molecules that are so small,

per crear visualitzacions de molècules tan petites,

they're essentially invisible.

que són essencialment invisibles.

These molecules are smaller than the wavelength of light,

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

i això significa que no les podem veure directament,

which means that we can never see them directly,

even with the best light microscopes.

ni tan sols amb els millors microscopis de llum.

So how do I create visualizations of things

Aleshores, com podem representar coses

that are so small we can't see them?

tan petites que no podem veure?

Scientists, like my collaborators,

Hi ha científics, com els meus col·laboradors,

can spend their entire professional careers

que dediquen tota la seva vida professional

working to understand one molecular process.

a treballar per entendre un procés molecular.

To do this, they carry out a series of experiments

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

that each can tell us a small piece of the puzzle.

cadascun dels quals ens explica una petita part del trencaclosques.

One kind of experiment can tell us about the protein shape,

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

while another can tell us

mentre que un altre ens pot dir

about what other proteins it might interact with,

amb quines altres proteïnes podria interactuar,

and another can tell us about where it can be found in a cell.

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

And all of these bits of information can be used to come up with a hypothesis,

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

a story, essentially, of how a molecule might work.

una història sobre el possible funcionament d'una molècula.

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

My job is to take these ideas and turn them into an animation.

This can be tricky,

I això pot ser una mica complicat,

because it turns out that molecules can do some pretty crazy things.

perquè resulta que les molècules poden fer coses molt esbojarrades.

But these animations can be incredibly useful for researchers

Aquestes animacions poden ser molt útils per als investigadors

to communicate their ideas of how these molecules work.

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

They can also allow us to see the molecular world

També ens permeten veure el món molecular

through their eyes.

a través dels seus ulls.

I'd like to show you some animations,

M'agradaria ensenyar-vos algunes animacions,

a brief tour of what I consider to be some of the natural wonders

i fer un breu recorregut pel que crec que són

meravelles naturals del món molecular.

of the molecular world.

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

First off, this is an immune cell.

These kinds of cells need to go crawling around in our bodies

Aquest tipus de cèl·lules repten pel nostre cos

in order to find invaders like pathogenic bacteria.

buscant invasors com bacteris patògens.

This movement is powered by one of my favorite proteins

Aquest moviment el fa possible una de les meves proteïnes preferides

called actin,

que s'anomena actina,

which is part of what's known as the cytoskeleton.

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

Unlike our skeletons,

A diferència dels nostres esquelets,

actin filaments are constantly being built and taken apart.

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

The actin cytoskeleton plays incredibly important roles in our cells.

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

They allow them to change shape,

Els permet canviar de forma,

to move around, to adhere to surfaces

moure's, adherir-se a superfícies

and also to gobble up bacteria.

i empassar-se bacteris.

Actin is also involved in a different kind of movement.

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

In our muscle cells, actin structures form these regular filaments

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

that look kind of like fabric.

que semblen una mena de teixit.

When our muscles contract, these filaments are pulled together

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

and they go back to their original position

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

when our muscles relax.

Other parts of the cytoskeleton, in this case microtubules,

Altres parts del citoesquelet, en aquest cas els microtúbuls,

are responsible for long-range transportation.

s'encarreguen del transport de llarga distància.

They can be thought of as basically cellular highways

Serien com autopistes cel·lulars

that are used to move things from one side of the cell to the other.

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

Unlike our roads, microtubules grow and shrink,

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

appearing when they're needed

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

and disappearing when their job is done.

The molecular version of semitrucks

La versió molecular dels camions remolc

are proteins aptly named motor proteins,

són unes proteïnes encertadament anomenades proteïnes motores,

that can walk along microtubules,

que poden caminar al costat dels microtúbuls,

arrossegant càrregues que de vegades són enormes,

dragging sometimes huge cargoes,

like organelles, behind them.

tals com orgànuls, darrere seu.

This particular motor protein is known as dynein,

Aquesta proteïna motora s'anomena dineïna,

and its known to be able to work together in groups

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

that almost look, at least to me, like a chariot of horses.

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

As you see, the cell is this incredibly changing, dynamic place,

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

where things are constantly being built and disassembled.

on les coses es construeixen i es destrueixen constantment.

But some of these structures

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

are harder to take apart than others, though.

And special forces need to be brought in

I s'han d'utilitzar unes forces especials

in order to make sure that structures are taken apart in a timely manner.

per garantir que aquestes estructures es desmuntin de manera ordenada.

That job is done in part by proteins like these.

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

These donut-shaped proteins,

Aquestes proteïnes amb forma de donut,

of which there are many types in the cell,

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

all seem to act to rip apart structures

sembla que tenen la funció de destruir estructures

by basically pulling individual proteins through a central hole.

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

When these kinds of proteins don't work properly,

Quan aquestes proteïnes no funcionen correctament,

the types of proteins that are supposed to get taken apart

els tipus de proteïnes que s'haurien de desmuntar

can sometimes stick together and aggregate

de vegades es poden enganxar entre elles i formar agregats

and that can give rise to terrible diseases, such as Alzheimer's.

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

And now let's take a look at the nucleus,

Fem un cop d'ull al nucli,

which houses our genome in the form of DNA.

que acull el nostre genoma en forma d'ADN.

In all of our cells,

A totes les nostres cèl·lules,

our DNA is cared for and maintained by a diverse set of proteins.

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,

DNA is wound around proteins called histones,

which enable cells to pack large amounts of DNA into our nucleus.

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

These machines are called chromatin remodelers,

Aquestes màquines s'anomenen remodeladors de cromatina,

and the way they work is that they basically scoot the DNA

i cargolen l'ADN al voltant de les histones

around these histones

and they allow new pieces of DNA to become exposed.

i permeten que noves peces d'ADN quedin exposades.

This DNA can then be recognized by other machinery.

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

In this case, this large molecular machine

En aquest cas, una gran màquina molecular

is looking for a segment of DNA

està buscant un segment d'ADN

that tells it it's at the beginning of a gene.

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

Once it finds a segment,

Quan ja ha trobat el segment,

it basically undergoes a series of shape changes

experimenta una sèrie de canvis de forma

which enables it to bring in other machinery

que li permeten incorporar una altra maquinària,

that in turn allows a gene to get turned on or transcribed.

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

This has to be a very tightly regulated process,

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

because turning on the wrong gene at the wrong time

perquè activar el gen equivocat en el moment equivocat

can have disastrous consequences.

pot tenir conseqüències desastroses.

Scientists are now able to use protein machines

Avui dia els científics poden utilitzar màquines de proteïnes

to edit genomes.

per editar els genomes.

I'm sure all of you have heard of CRISPR.

Segurament tots vosaltres haureu sentit a parlar del CRISPR

CRISPR takes advantage of a protein known as Cas9,

El CRISPR aprofita una proteïna anomenada Cas9

which can be engineered to recognize and cut

que pot ser modificada per reconèixer i tallar

a very specific sequence of DNA.

una seqüència molt específica d'ADN.

In this example,

En aquest exemple,

two Cas9 proteins are being used to excise a problematic piece of DNA.

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

For example, a part of a gene that may give rise to a disease.

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

Cellular machinery is then used

Després, la maquinària cel·lular s'utilitza

to basically glue two ends of the DNA back together.

per tornar a unir els dos extrems d'ADN.

Com a animadora molecular,

As a molecular animator,

one of my biggest challenges is visualizing uncertainty.

un dels meus grans reptes és visualitzar la incertesa.

All of the animations I've shown to you represent hypotheses,

Totes les animacions que us he mostrat representen hipòtesis,

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

how my collaborators think a process works,

based on the best information that they have.

basant-se en la millor informació que tenen.

But for a lot of molecular processes,

Però per a molts processos moleculars,

we're still really at the early stages of understanding things,

encara ens trobem a les primeres fases de comprensió,

and there's a lot to learn.

i tenim molt per aprendre.

The truth is

La veritat és que

that these invisible molecular worlds are vast and largely unexplored.

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

To me, these molecular landscapes

Per mi, aquests paisatges moleculars

are just as exciting to explore as a natural world

són tan emocionants d'explorar com el món natural

that's visible all around us.

que és visible al nostre voltant.

Thank you.

Gràcies

(Applause)

(Aplaudiments)