The wonders of the molecular world, animated | Janet Iwasa

Překladatel: Korektor: Vladimír Harašta

I live in Utah,

Žiju v Utahu,

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

místě známém tím, že má jedny z nejúžasnějších

natural landscapes on this planet.

přírodních scenérií na této planetě.

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

Člověka tyto nádherné pohledy snadno ohromí

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

a je přímo fascinován někdy až mimozemsky vyhlížejícími útvary.

As a scientist, I love observing the natural world.

Jako vědkyně přírodu velmi ráda pozoruji.

But as a cell biologist,

Ale jako buněčná bioložka

mám mnohem větší zájem porozumět přírodě

I'm much more interested in understanding the natural world

at a much, much smaller scale.

v daleko menším měřítku.

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

Jsem molekulární animátorka a společně s dalšími vědci

to create visualizations of molecules that are so small,

vytvářím vizualizace molekul, které jsou tak malé,

they're essentially invisible.

že jsou v podstatě neviditelné.

These molecules are smaller than the wavelength of light,

Tyto molekuly jsou menší než vlnová délka světla,

which means that we can never see them directly,

což znamená, že je nikdy přímo neuvidíte,

even with the best light microscopes.

ani pod nejlepšími mikroskopy.

So how do I create visualizations of things

Jak tedy vizualizuji věci,

that are so small we can't see them?

které jsou tak malé, že je nevidíme?

Scientists, like my collaborators,

Vědci, jako jsou moji spolupracovníci,

can spend their entire professional careers

dokážou celý svůj profesionální život strávit

working to understand one molecular process.

prací na pochopení jednoho molekulárního procesu.

To do this, they carry out a series of experiments

Za tímto účelem provádějí série experimentů,

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

které nám můžou doplnit malé kousky skládačky.

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

Jeden druh experimentu nám prozradí tvar proteinu,

while another can tell us

zatímco druhý nám může říct, s kterými proteiny by mohl interagovat,

about what other proteins it might interact with,

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

a další nám zase může říct, kde se protein v buňce nachází.

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

A všechny tyto střípky informací lze použít k vyslovení hypotézy,

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

příběhu o tom, jak by v podstatě mohla molekula fungovat.

Mým úkolem je vzít tyto představy a proměnit je v animaci.

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

This can be tricky,

To může být ošidné,

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

protože se ukázalo, že molekuly můžou dělat docela bláznivé věci.

But these animations can be incredibly useful for researchers

Ale tyto animace můžou být pro vědce neuvěřitelně užitečné,

to communicate their ideas of how these molecules work.

aby o tom, jak molekuly fungují, mohli diskutovat.

Animace nám umožňují vidět molekulární svět

They can also allow us to see the molecular world

through their eyes.

jejich očima.

I'd like to show you some animations,

Rád bych vám předvedla nějaké animace

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

jako krátkou ukázku toho, co považuji za přírodní divy

of the molecular world.

v molekulárním světě.

First off, this is an immune cell.

Za prvé jsou to buňky imunitního systému.

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

Tyto druhy buněk musí procházet naše tělo

in order to find invaders like pathogenic bacteria.

s cílem najít útočníky, jako jsou patogenní bakterie.

This movement is powered by one of my favorite proteins

Tento pohyb je umožněn jedním z mých oblíbených proteinů,

called actin,

který se nazývá aktin,

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

což je součást toho, co známe pod pojmem cytoskelet.

Unlike our skeletons,

Na rozdíl od našich koster

actin filaments are constantly being built and taken apart.

jsou aktinová vlákna neustále sestavována a rozebírána.

The actin cytoskeleton plays incredibly important roles in our cells.

Aktinový cytoskeleton hraje v našich buňkách neuvěřitelně důležitou roli.

They allow them to change shape,

Umožňuje jim měnit tvar,

to move around, to adhere to surfaces

pohybovat se, přilnout k povrchům

and also to gobble up bacteria.

a také pohlcovat bakterie.

Actin is also involved in a different kind of movement.

Aktin se také podílí na jiném druhu pohybu.

In our muscle cells, actin structures form these regular filaments

Aktinové struktury tvoří v našich svalových buňkách pravidelná vlákna,

that look kind of like fabric.

která vypadají jako látka.

When our muscles contract, these filaments are pulled together

Když se naše svaly stáhnou, vlákna jsou přitahována k sobě,

and they go back to their original position

a když se naše svaly uvolní, vracejí se do své původní polohy.

when our muscles relax.

Other parts of the cytoskeleton, in this case microtubules,

Ostatní části cytoskeletu, v tomto případě mikrotubuly,

are responsible for long-range transportation.

jsou zodpovědné za dálkovou přepravu.

They can be thought of as basically cellular highways

Lze si je představit jako buněčné dálnice,

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

které se používají ke stěhování věcí z jedné strany buňky na druhou.

Unlike our roads, microtubules grow and shrink,

Na rozdíl od našich silnic rostou a zmenšují se,

appearing when they're needed

objevují se, když jsou potřeba, a zmizí, jakmile svou práci dokončí.

and disappearing when their job is done.

The molecular version of semitrucks

Molekulárními verzemi tahačů

are proteins aptly named motor proteins,

jsou proteiny pojmenované jako motorické proteiny,

that can walk along microtubules,

které mohou cestovat po mikrotubulech

a táhnou za sebou obrovské náklady,

dragging sometimes huge cargoes,

like organelles, behind them.

jako jsou organely.

This particular motor protein is known as dynein,

Tento konkrétní motorický protein je známý jako dynein

and its known to be able to work together in groups

a je známý svou schopností pracovat ve skupinách,

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

které vypadají téměř, alespoň pro mě, jako kočár s koňmi.

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

Jak vidíte, buňka je neuvěřitelně dynamické a měnící se místo,

where things are constantly being built and disassembled.

kde jsou věci neustále stavěny a rozebírány.

But some of these structures

Ale některé z těchto struktur je oproti jiným těžší rozebrat.

are harder to take apart than others, though.

And special forces need to be brought in

A je třeba přivést speciální síly,

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

aby bylo zajištěno, že budou rozebrány včas.

That job is done in part by proteins like these.

Tuto práci částečně provádějí bílkoviny, jako jsou tyto.

These donut-shaped proteins,

Tyto bílkoviny ve tvaru donutu, kterých je v buňce mnoho druhů,

of which there are many types in the cell,

all seem to act to rip apart structures

společně trhají struktury

protahováním jednotlivých proteinů skrze centrální díru.

by basically pulling individual proteins through a central hole.

When these kinds of proteins don't work properly,

Když tyto druhy proteinů nepracují správně,

proteiny, které měly být rozebrány,

the types of proteins that are supposed to get taken apart

can sometimes stick together and aggregate

se někdy mohou slepit a nahromadit,

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

a to může vést ke vzniku hrozných nemocí, jako je Alzheimerova choroba.

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

A teď se podívejme na jádro,

which houses our genome in the form of DNA.

které je domovem našeho genomu ve formě DNA.

In all of our cells,

Ve všech našich buňkách

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

se o naši DNA stará a udržuje ji rozmanitá sada proteinů.

DNA is wound around proteins called histones,

DNA je navinuta kolem proteinů, které se nazývají histony,

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

jež umožňují zabalení velkého množství DNA do jádra.

These machines are called chromatin remodelers,

Tyto stroje se nazývají chromatinové remodelery

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

a fungují tak, že v podstatě ženou DNA kolem těchto histonů

around these histones

and they allow new pieces of DNA to become exposed.

a umožňují vystavit nové kousky DNA.

This DNA can then be recognized by other machinery.

Tuto DNA poté rozeznají jiné stroje.

In this case, this large molecular machine

V tomto případě hledá

is looking for a segment of DNA

velký molekulární stroj segment DNA,

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

který mu řekne, že se nachází na začátku genu.

Once it finds a segment,

Jakmile najde segment,

it basically undergoes a series of shape changes

prodělá několik změn tvaru,

which enables it to bring in other machinery

což mu umožňuje přivést ostatní stroje,

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

které pro změnu umožní zapnutí nebo přepsání genu.

This has to be a very tightly regulated process,

To musí být velmi přísně řízený proces,

because turning on the wrong gene at the wrong time

protože zapnutí nesprávného genu ve špatný čas

can have disastrous consequences.

může mít katastrofální následky.

Scientists are now able to use protein machines

Vědci jsou nyní schopni k úpravám genomu

to edit genomes.

používat proteinové stroje.

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

Určitě jste všichni slyšeli o CRISPR.

CRISPR takes advantage of a protein known as Cas9,

CRISPR s výhodou využívá proteinu známého jako Cas9,

which can be engineered to recognize and cut

kterým lze zařídit, aby byla rozpoznána a odstřižena

a very specific sequence of DNA.

zcela konkrétní sekvence DNA.

In this example,

V tomto příkladu

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

se využívají dva proteiny Cas9 k vyříznutí problematického kusu DNA.

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

Například části genu, který může vést k onemocnění.

Cellular machinery is then used

Poté se použije buněčný stroj,

to basically glue two ends of the DNA back together.

který v podstatě přilepí dva konce DNA zase dohromady.

As a molecular animator,

Pro molekulárního animátora

one of my biggest challenges is visualizing uncertainty.

je jednou z největších výzev vizualizace nejistoty.

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

Všechny animace, které jsem vám ukázala, představují hypotézy o tom,

how my collaborators think a process works,

jak si moji kolegové myslí, že proces funguje

based on the best information that they have.

na základě nejlepších informací, které mají.

But for a lot of molecular processes,

Ale u mnoha molekulárních procesů

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

jsme stále teprve v raných fázích chápání věcí

and there's a lot to learn.

a máme se ještě hodně co učit.

The truth is

Je pravda, že tyto neviditelné molekulární světy jsou obrovské

that these invisible molecular worlds are vast and largely unexplored.

a do velké míry neprozkoumané.

To me, these molecular landscapes

Zkoumat tyto molekulární krajiny

are just as exciting to explore as a natural world

je pro mě stejně vzrušující jako zkoumat přírodu,

that's visible all around us.

kterou vidíme všude kolem nás.

Thank you.

Děkuji.

(Applause)

(potlesk)