The wonders of the molecular world, animated | Janet Iwasa

Traduttore: Revisore: Silvia Monti

I live in Utah,

Vivo nello Utah,

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

un luogo noto per i suoi paesaggi, tra i più mozzafiato del pianeta.

natural landscapes on this planet.

È facile farsi sopraffare da questi panorami straordinari

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

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

e rimanere affascinati davanti a queste formazioni quasi aliene.

As a scientist, I love observing the natural world.

Da scienziata, adoro osservare il mondo naturale.

But as a cell biologist,

Ma da biologa cellulare,

sono molto più interessata a comprendere il mondo naturale

I'm much more interested in understanding the natural world

at a much, much smaller scale.

su scala molto, molto più piccola.

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

Sono un’animatrice molecolare e collaboro con altri ricercatori

to create visualizations of molecules that are so small,

per creare visualizzazioni di molecole così piccole da essere quasi invisibili.

they're essentially invisible.

These molecules are smaller than the wavelength of light,

Queste molecole sono più piccole della lunghezza d’onda della luce,

which means that we can never see them directly,

quindi è impossibile vederle direttamente,

even with the best light microscopes.

anche con i microscopi ottici migliori.

So how do I create visualizations of things

E allora come faccio a raffigurare

qualcosa di così piccolo da risultare invisibile?

that are so small we can't see them?

Scientists, like my collaborators,

Gli scienziati, come i miei collaboratori,

can spend their entire professional careers

possono passare tutta la loro carriera

working to understand one molecular process.

a cercare di comprendere un solo processo molecolare.

To do this, they carry out a series of experiments

Per farlo, eseguono una serie di esperimenti,

ognuno dei quali spiega un piccolo pezzo del puzzle:

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

un esperimento può indicare qual è la forma della proteina,

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

while another can tell us

un altro con quali altre proteine potrebbe interagire

about what other proteins it might interact with,

e un altro ancora dove poterla trovare in una cellula.

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

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

Tutte queste piccole informazioni si possono usare per formulare un’ipotesi,

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

una storia, in sostanza, su come potrebbe funzionare una molecola.

Il mio lavoro consiste nel prendere queste idee

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

e trasformarle in un’animazione.

This can be tricky,

Non è facile,

perché le molecole sono in grado di fare cose parecchio strane.

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

But these animations can be incredibly useful for researchers

Ma queste animazioni possono essere incredibilmente utili ai ricercatori

to communicate their ideas of how these molecules work.

per comunicare le proprie idee su come funzionano le molecole.

Inoltre, ci permettono di vedere il mondo molecolare con i loro occhi.

They can also allow us to see the molecular world

through their eyes.

I'd like to show you some animations,

Vorrei farvi vedere qualche animazione,

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

un breve tour di quelle che considero

alcune delle meraviglie naturali del mondo molecolare.

of the molecular world.

First off, this is an immune cell.

Questa è una cellula del sistema immunitario.

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

Queste cellule se ne vanno in giro per il nostro corpo

in order to find invaders like pathogenic bacteria.

alla ricerca di invasori, come i batteri patogeni.

This movement is powered by one of my favorite proteins

Questo movimento è alimentato da una delle mie proteine preferite,

called actin,

l’actina,

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

che fa parte del cosiddetto citoscheletro.

Unlike our skeletons,

Contrariamente al nostro scheletro,

actin filaments are constantly being built and taken apart.

i filamenti di actina vengono assemblati e disassemblati costantemente.

The actin cytoskeleton plays incredibly important roles in our cells.

Il citoscheletro actinico gioca un ruolo cruciale nelle nostre cellule:

They allow them to change shape,

consente loro di cambiare forma,

di muoversi, di aderire alle superfici

to move around, to adhere to surfaces

and also to gobble up bacteria.

e anche di fagocitare batteri.

Actin is also involved in a different kind of movement.

L’actina interviene anche in un altro tipo di movimento.

In our muscle cells, actin structures form these regular filaments

Nelle cellule muscolari, le strutture di actina formano filamenti regolari

that look kind of like fabric.

simili a un tessuto.

When our muscles contract, these filaments are pulled together

Quando i muscoli si contraggono, questi filamenti si avvicinano

and they go back to their original position

e tornano alla loro posizione originale quando i muscoli si rilassano.

when our muscles relax.

Other parts of the cytoskeleton, in this case microtubules,

Altre parti del citoscheletro, i microtubuli, in questo caso,

sono responsabili dei trasporti su lunghe distanze.

are responsible for long-range transportation.

They can be thought of as basically cellular highways

Sono come delle autostrade cellulari

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

che si usano per spostare cose da una parte all’altra della cellula.

Unlike our roads, microtubules grow and shrink,

Contrariamente alle nostre strade, i microtubuli si allargano e restringono,

appearing when they're needed

apparendo quando necessari e scomparendo a lavoro ultimato.

and disappearing when their job is done.

The molecular version of semitrucks

La versione molecolare dei camion

are proteins aptly named motor proteins,

sono proteine opportunamente chiamate proteine motore,

that can walk along microtubules,

che possono spostarsi lungo i microtubuli,

trasportando talvolta carichi enormi, come gli organelli.

dragging sometimes huge cargoes,

like organelles, behind them.

This particular motor protein is known as dynein,

Questa particolare proteina motore è nota come dineina

and its known to be able to work together in groups

ed è in grado di lavorare in gruppi

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

che sembrano, almeno a me, una carrozza con cavalli.

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

Come vedete, la cellula è un luogo dinamico, in costante cambiamento,

in cui si assembla e disassembla continuamente.

where things are constantly being built and disassembled.

But some of these structures

Ma alcune di queste strutture sono più difficili da disassemblare di altre

are harder to take apart than others, though.

And special forces need to be brought in

e sono necessarie forze speciali

perché le strutture vengano disassemblate in modo tempestivo.

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

That job is done in part by proteins like these.

Il lavoro viene svolto in parte da proteine come queste.

These donut-shaped proteins,

Queste proteine a forma di ciambella,

of which there are many types in the cell,

di cui esistono molte tipologie,

all seem to act to rip apart structures

sembrano tutte fare a pezzi le strutture

trascinando le singole proteine attraverso un buco centrale.

by basically pulling individual proteins through a central hole.

When these kinds of proteins don't work properly,

Quando questo tipo di proteine non lavora come dovrebbe,

i tipi di proteine che dovrebbero essere fatti a pezzi

the types of proteins that are supposed to get taken apart

can sometimes stick together and aggregate

possono talvolta attaccarsi tra loro e aggregarsi

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

e questo può dare origine a terribili malattie, come l’Alzheimer.

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

Ora diamo un’occhiata al nucleo,

which houses our genome in the form of DNA.

che ospita il nostro genoma sotto forma di DNA.

In all of our cells,

In tutte le nostre cellule,

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

diverse proteine si occupano della cura e della preservazione del nostro DNA.

Il DNA è avvolto intorno a proteine chiamate istoni,

DNA is wound around proteins called histones,

che permettono alle cellule di imballare grandi quantità di DNA nel nucleo.

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

These machines are called chromatin remodelers,

Queste macchine si chiamano rimodellatori della cromatina

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

e in sostanza, avvolgono il DNA intorno agli istoni,

around these histones

and they allow new pieces of DNA to become exposed.

permettendo a nuovi frammenti di DNA di emergere.

This DNA can then be recognized by other machinery.

Tale DNA viene poi riconosciuto da altre macchine.

In this case, this large molecular machine

In questo caso, questa grande macchina molecolare

is looking for a segment of DNA

cerca un segmento di DNA

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

che le segnali che si trova all’inizio di un gene.

Once it finds a segment,

Una volta che trova il segmento,

it basically undergoes a series of shape changes

subisce una serie di trasformazioni nella forma,

which enables it to bring in other machinery

riuscendo così a coinvolgere altre macchine,

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

che, a turno, fanno sì che il gene venga attivato o trascritto.

This has to be a very tightly regulated process,

Deve essere un processo strettamente regolato,

because turning on the wrong gene at the wrong time

perché attivare il gene sbagliato al momento sbagliato

can have disastrous consequences.

può avere conseguenze disastrose.

Scientists are now able to use protein machines

Gli scienziati sono ora in grado di usare le macchine delle proteine

to edit genomes.

per modificare i genomi.

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

Sono sicura che abbiate tutti sentito parlare di CRISPR.

CRISPR takes advantage of a protein known as Cas9,

Il CRISPR sfrutta la proteina Cas9,

which can be engineered to recognize and cut

che può essere programmata per riconoscere e tagliare

a very specific sequence of DNA.

una specifica sequenza di DNA.

In this example,

In questo esempio,

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

due proteine Cas9 vengono usate per rimuovere

un segmento problematico di DNA,

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

ad esempio, una parte di un gene che potrebbe portare una malattia.

Il macchinario cellulare viene poi usato

Cellular machinery is then used

to basically glue two ends of the DNA back together.

per riattaccare insieme le due estremità del DNA.

Come animatrice molecolare,

As a molecular animator,

one of my biggest challenges is visualizing uncertainty.

una delle più grandi sfide è visualizzare l’incertezza.

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

Tutte le animazioni che vi ho mostrato rappresentano ipotesi

di come i miei collaboratori pensano funzioni il processo,

how my collaborators think a process works,

based on the best information that they have.

in base alle informazioni che hanno.

But for a lot of molecular processes,

Ma per molti processi molecolari,

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

siamo ancora alle fasi iniziali della comprensione.

and there's a lot to learn.

C’è ancora molto da imparare.

La verità è

The truth is

che questi mondi molecolari invisibili sono vasti e largamente inesplorati.

that these invisible molecular worlds are vast and largely unexplored.

To me, these molecular landscapes

Per me, esplorare questi paesaggi molecolari

are just as exciting to explore as a natural world

è entusiasmante

tanto quanto esplorare il mondo naturale visibile intorno a noi.

that's visible all around us.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)