The wonders of the molecular world, animated | Janet Iwasa

Kääntäjä: Tuomas Hanhivaara Oikolukija: Marja Oilinki

I live in Utah,

Asun Utahissa,

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

joka tunnetaan eräistä maailman hienoimmista luonnonmaisemista.

natural landscapes on this planet.

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

Nämä maisemat voivat olla todella vaikuttavia ja kiehtovia,

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

aivan kuin ne olisivat toiselta planeetalta.

As a scientist, I love observing the natural world.

Tutkijana rakastan luonnollisen maailman havainnointia.

But as a cell biologist,

Mutta solubiologina

I'm much more interested in understanding the natural world

olen kiinnostuneempi ymmärtämään luontoa

at a much, much smaller scale.

paljon pienemmässä mittakaavassa.

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

Animoin molekyylejä yhdessä muiden tutkijoiden kanssa.

to create visualizations of molecules that are so small,

Teemme videoita molekyyleistä, jotka ovat niin pieniä,

they're essentially invisible.

että ne ovat käytännössä näkymättömiä.

These molecules are smaller than the wavelength of light,

Molekyylit ovat pienempiä kuin valon aallonpituus,

which means that we can never see them directly,

joten niitä ei voi nähdä suoraan

even with the best light microscopes.

edes parhaimmilla valomikroskoopeilla.

So how do I create visualizations of things

Miten voin siis havainnollistaa asioita,

that are so small we can't see them?

jotka ovat näkymättömän pieniä?

Scientists, like my collaborators,

Tutkijat, kuten kollegani,

can spend their entire professional careers

saattavat käyttää koko uransa

working to understand one molecular process.

yrittäessään ymmärtää yhtä molekyylitason toimintoa.

To do this, they carry out a series of experiments

He tekevät sen sarjalla kokeita,

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

joista jokainen paljastaa yhden palapelin palan.

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

Yksi koe voi kertoa proteiinin muodosta,

while another can tell us

kun taas toinen kertoo

about what other proteins it might interact with,

minkä muiden proteiinien kanssa se on tekemisissä,

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

ja kolmas kertoo mistä osasta solua sen löytää.

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

Kaikista näistä tiedon rippeistä voidaan muodostaa hypoteesi,

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

eli siis tarina siitä, miten molekyyli saattaisi toimia.

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

Minun työni on tehdä näistä ideoista animaatio.

This can be tricky,

Se voi olla konstikasta,

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

sillä molekyylit voivat tehdä aika hulluja juttuja.

But these animations can be incredibly useful for researchers

Mutta nämä animaatiot voivat todella auttaa tutkijoita

to communicate their ideas of how these molecules work.

kommunikoimaan ideoitaan siitä, miten molekyylit toimivat.

They can also allow us to see the molecular world

Samalla voimme nähdä molekyylien maailman

through their eyes.

tutkijoiden silmin.

I'd like to show you some animations,

Näytän joitain animaatioita,

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

lyhyen kiertoajelun asioista, jotka ovat mielestäni

of the molecular world.

molekyylien maailman ihmeitä.

First off, this is an immune cell.

Tässä on immuunisolu.

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

Nämä solut ryömivät ympäriinsä kehoissamme

in order to find invaders like pathogenic bacteria.

etsien tunkeilijoita, kuten sairauksia tartuttavia bakteereja.

This movement is powered by one of my favorite proteins

Tämä liike on yhdestä lempiproteiineistani,

called actin,

aktiinista,

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

joka on osa sytoskeletonia eli solun tukirankaa.

Unlike our skeletons,

Toisin kuin luurankomme,

actin filaments are constantly being built and taken apart.

aktiinifilamentteja rakennetaan ja hajotetaan koko ajan.

The actin cytoskeleton plays incredibly important roles in our cells.

Aktiinitukirangalla on tärkeä rooli soluissamme.

They allow them to change shape,

Niiden avulla solut muuttavat muotoa,

to move around, to adhere to surfaces

liikkuvat ympäriinsä, tarttuvat pintoihin,

and also to gobble up bacteria.

ja hotkivat bakteereja.

Actin is also involved in a different kind of movement.

Aktiini liittyy myös toisenlaiseen liikkeeseen.

In our muscle cells, actin structures form these regular filaments

Lihassoluissamme aktiinit muodostavat säännöllisiä filamentteja,

that look kind of like fabric.

jotka näyttävät kankaalta.

When our muscles contract, these filaments are pulled together

Kun lihas supistuu, nämä filamentit vetäytyvät yhteen,

and they go back to their original position

ja ne palaavat alkuasentoonsa

when our muscles relax.

kun lihas rentoutuu.

Other parts of the cytoskeleton, in this case microtubules,

Solun tukirangan muut osat, tässä tapauksessa mikrotubulukset,

are responsible for long-range transportation.

vastaavat pitkän matkan kuljetuksista.

They can be thought of as basically cellular highways

Niitä voisi pitää kuin solujen valtateinä,

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

joita käytetään asioiden siirtämiseen solun laidalta toiselle.

Unlike our roads, microtubules grow and shrink,

Toisin kuin tiemme, mikrotubulukset kasvavat ja kutistuvat,

appearing when they're needed

ilmestyvät tarvittaessa,

and disappearing when their job is done.

ja katoavat kun työ on tehty.

The molecular version of semitrucks

Molekyyliversioita puoliperävaunuista

are proteins aptly named motor proteins,

ovat osuvasti nimetyt moottoriproteiinit,

that can walk along microtubules,

jotka kävelevät mikrotubuluksilla,

dragging sometimes huge cargoes,

vetäen joskus valtavia kuormia

like organelles, behind them.

kuten soluelimiä.

This particular motor protein is known as dynein,

Tämä moottoriproteiini tunnetaan dyneiininä,

and its known to be able to work together in groups

ja sen tiedetään tekevän töitä ryhmissä,

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

jotka näyttävät mielestäni vähän hevosvankkureilta.

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

Kuten näet, solu on uskomaton, dynaaminen paikka,

where things are constantly being built and disassembled.

jossa asioita jatkuvasti rakennetaan ja puretaan.

But some of these structures

Mutta joitain rakenteita

are harder to take apart than others, though.

on vaikeampi purkaa kuin toisia.

And special forces need to be brought in

Paikalle on tuotava erikoisjoukkoja,

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

jotta rakenteet puretaan varmasti aikataulussa.

That job is done in part by proteins like these.

Sitä työtä tekevät tällaiset proteiinit.

These donut-shaped proteins,

Donitsin muotoiset proteiinit,

of which there are many types in the cell,

joita soluissa on useita eri tyyppejä,

all seem to act to rip apart structures

repivät rakenteita palasiksi

by basically pulling individual proteins through a central hole.

vetämällä yksittäisiä proteiineja keskellä olevan reiän läpi.

When these kinds of proteins don't work properly,

Kun tällaiset proteiinit eivät toimi kunnolla,

the types of proteins that are supposed to get taken apart

purettavaksi tarkoitetut proteiinit

can sometimes stick together and aggregate

takertuvat joskus toisiinsa kasoiksi,

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

ja se voi aiheuttaa kamalia sairauksia, kuten Alzheimeria.

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

Katsotaanpa seuraavaksi tumaa,

which houses our genome in the form of DNA.

jossa on genomimme DNA:n muodossa.

In all of our cells,

Kaikissa soluissamme

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

DNA:ta hoitaa ja huoltaa joukko eri proteiineja.

DNA is wound around proteins called histones,

DNA on kiertynyt histoni-proteiinien ympärille,

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

joten solu saa pakattua paljon DNA:ta tumaan.

These machines are called chromatin remodelers,

Näitä koneita kutsutaan kromatiinin muokkaajiksi,

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

ja ne toimivat pyöräyttämällä DNA:n

around these histones

histonien ympärille

and they allow new pieces of DNA to become exposed.

paljastaen uusia DNA:n osia.

This DNA can then be recognized by other machinery.

Sitten muut koneistot voivat havaita tämän DNA:n.

In this case, this large molecular machine

Tässä tapauksessa tämä suuri molekyylikone

is looking for a segment of DNA

etsii DNA:n osaa,

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

joka kertoo sille olevansa geenin alussa.

Once it finds a segment,

Kun kone löytää tämän osan,

it basically undergoes a series of shape changes

se muuttaa muotoa useita kertoja,

which enables it to bring in other machinery

jolloin muut koneistot saapuvat paikalle,

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

mikä taas saa aikaan geenin käynnistyksen tai uudelleenkirjoituksen.

This has to be a very tightly regulated process,

Tämä on tarkasti säännelty prosessi,

because turning on the wrong gene at the wrong time

koska väärän geenin käynnistys väärään aikaan

can have disastrous consequences.

voi johtaa tuhoisiin seurauksiin.

Scientists are now able to use protein machines

Tutkijat osaavat nykyisin käyttää proteiinikoneita

to edit genomes.

genomien muokkaukseen.

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

Olette varmaan kuulleet CRISPR:stä.

CRISPR takes advantage of a protein known as Cas9,

CRISPR hyödyntää Cas9-proteiinia,

which can be engineered to recognize and cut

joka voidaan ohjelmoida tunnistamaan ja leikkaamaan

a very specific sequence of DNA.

tietty jakso DNA:sta.

In this example,

Tässä esimerkkitapauksessa

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

kahta CAs9-proteiinia käytetään leikkaamaan ongelmallinen osa DNA:ta.

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

Esimerkiksi osa geenistä, joka voisi aiheuttaa sairauden.

Cellular machinery is then used

Sitten solukoneistoa käytetään

to basically glue two ends of the DNA back together.

liimaamaan DNA:n päät takaisin yhteen.

As a molecular animator,

Molekyylien animoijana

one of my biggest challenges is visualizing uncertainty.

yksi suurimmista haasteistani on epävarmuuden havainnollistaminen.

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

Kaikki näyttämäni animaatiot edustavat hypoteesejä,

how my collaborators think a process works,

kollegoideni arvioita prosessien kulusta,

based on the best information that they have.

ja perustuvat heidän parhaisiin tietoihinsa.

But for a lot of molecular processes,

Monien molekyylitason prosessien kohdalla

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

ymmärryksemme on vasta aluillaan,

and there's a lot to learn.

ja opittavaa on paljon.

The truth is

Totta on se,

that these invisible molecular worlds are vast and largely unexplored.

että molekyylien maailmat ovat valtavia ja paljolti tutkimattomia.

To me, these molecular landscapes

Minulle näiden molekyylien maisemien

are just as exciting to explore as a natural world

tutkiminen on ihan yhtä kiinnostavaa kuin sen luonnollinen maailman,

that's visible all around us.

jonka näemme ympärillämme.

Thank you.

Kiitos.

(Applause)

(Suosionosoituksia)