The wonders of the molecular world, animated | Janet Iwasa

翻訳: Yasushi Aoki 校正: Masako Kigami

I live in Utah,

私はユタ州に住んでいます

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

地球上でも最も壮麗な 風景のいくつかが

natural landscapes on this planet.

見られる場所です

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

素晴らしい光景に圧倒され

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

その異世界のような姿には 心を奪われてしまいます

As a scientist, I love observing the natural world.

科学者として私は 自然を観察するのが好きですが

But as a cell biologist,

細胞生物学者としては

自然の世界を ずっと小さなスケールで理解することに

I'm much more interested in understanding the natural world

at a much, much smaller scale.

より強い関心を持っています

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

私は分子のアニメーション作家で

to create visualizations of molecules that are so small,

他の研究者と協力し

見えない小さな分子の 可視化をしています

they're essentially invisible.

These molecules are smaller than the wavelength of light,

そういう分子は 光の波長よりも小さいため

which means that we can never see them directly,

最高の光学顕微鏡を使っても

even with the best light microscopes.

直接見ることはできません

So how do I create visualizations of things

見ることのできない 小さなものを

that are so small we can't see them?

どうやって可視化するのでしょう？

Scientists, like my collaborators,

私が一緒に仕事しているような 科学者たちは

can spend their entire professional careers

１つの分子過程の理解に 生涯を費やすこともあり

working to understand one molecular process.

To do this, they carry out a series of experiments

パズルの小さな断片について語る 実験をいろいろ行うことで

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

解明をしていきます

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

ある実験で タンパク質の形が分かり

while another can tell us

別の実験で 他のタンパク質との 相互作用の仕方が分かり

about what other proteins it might interact with,

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

また別の実験で細胞内の どこにあるかが分かるという具合です

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

断片的情報を 繋ぎ合わせることで

分子の働きについて 仮説を立てることができます

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

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

私の仕事は そのような仮説を元に アニメーションを作ることです

This can be tricky,

分子というのは 突拍子もないことをしうるものなので

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

難しいこともありますが

But these animations can be incredibly useful for researchers

アニメーションは 分子の働きについて

to communicate their ideas of how these molecules work.

研究者が考えを伝えるのに とても役に立ちます

また みんなが分子の世界を

They can also allow us to see the molecular world

through their eyes.

科学者の眼で 見られるようにします

I'd like to show you some animations,

いくつかのアニメーションを使い

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

驚異の分子の世界のツアーに 皆さんをお連れしましょう

of the molecular world.

First off, this is an immune cell.

これは免疫細胞です

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

このような細胞は 病原菌のような侵入者を見つけるために

in order to find invaders like pathogenic bacteria.

体内をはい回る必要があります

This movement is powered by one of my favorite proteins

この動きは細胞骨格のひとつで

called actin,

私のお気に入りのタンパク質の アクチンによるものです

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

Unlike our skeletons,

体の骨格とは違い

actin filaments are constantly being built and taken apart.

アクチンの線維はたえず 作られたり壊されたりしています

The actin cytoskeleton plays incredibly important roles in our cells.

アクチンの細胞骨格は細胞内で とても重要な役割を担っています

They allow them to change shape,

アクチンによって細胞は 形を変えたり

to move around, to adhere to surfaces

動き回ったり 表面に張り付いたり

and also to gobble up bacteria.

細菌を平らげたりできるのです

Actin is also involved in a different kind of movement.

アクチンは違った形の動きにも 関与しています

In our muscle cells, actin structures form these regular filaments

筋細胞内では アクチンは

布のような規則的な 線維構造を取っています

that look kind of like fabric.

When our muscles contract, these filaments are pulled together

筋肉が収縮する時は 線維が引っ張り合い

and they go back to their original position

筋肉が弛緩する時は 元の位置に戻ります

when our muscles relax.

Other parts of the cytoskeleton, in this case microtubules,

別の細胞骨格である微小管は

長距離輸送を担っています

are responsible for long-range transportation.

They can be thought of as basically cellular highways

細胞の中でひとつの場所から別の場所へ 物を動かす時に使われる

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

細胞内の幹線道路のようなものです

Unlike our roads, microtubules grow and shrink,

道路と違うのは 微小管は伸縮するということで

appearing when they're needed

必要な時に現れ

and disappearing when their job is done.

仕事が済めばなくなります

The molecular version of semitrucks

分子版のトレーラーは

are proteins aptly named motor proteins,

モータータンパク質と 呼ばれています

that can walk along microtubules,

それが細胞小器官のような

大きな荷物を牽引しながら

dragging sometimes huge cargoes,

like organelles, behind them.

微小管上を移動します

This particular motor protein is known as dynein,

ここに出ているダイニンという モータータンパク質は

and its known to be able to work together in groups

協力し合って働き

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

私には馬車のように見えます

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

細胞というのは御覧のように 変化するダイナミックな場所で

where things are constantly being built and disassembled.

たえず構築と分解が 繰り広げられています

But some of these structures

構造によっては他と比べて

are harder to take apart than others, though.

分解が大変なものもあります

And special forces need to be brought in

そういう構造物を 適切なタイミングで分解するため

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

特別部隊が必要になり

That job is done in part by proteins like these.

このようなタンパク質の 出番になります

These donut-shaped proteins,

このドーナツみたいな形の タンパク質は

of which there are many types in the cell,

細胞内にいろいろな 種類がありますが

all seem to act to rip apart structures

真ん中の穴で個々の タンパク質を引っ張ることで

by basically pulling individual proteins through a central hole.

解体を行います

When these kinds of proteins don't work properly,

このようなタンパク質が 上手く働かないと

分解されるべきタンパク質が くっついて溜まっていき

the types of proteins that are supposed to get taken apart

can sometimes stick together and aggregate

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

アルツハイマーのような 酷い病気を引き起こします

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

今度は細胞核を見てみましょう

which houses our genome in the form of DNA.

DNAの形でゲノムが 格納されている場所です

In all of our cells,

DNAはすべての細胞内にあって

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

様々なタンパク質により 手入れされ保持されています

DNA is wound around proteins called histones,

DNAはヒストンというタンパク質に 巻き付いていて

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

膨大な量のDNAが 細胞核内に収まるようにしています

These machines are called chromatin remodelers,

ここに出ているマシンは クロマチンリモデラーで

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

ヒストンの周りで DNAを繰り出して

around these histones

and they allow new pieces of DNA to become exposed.

DNAの新たな部分が 露出するようにします

This DNA can then be recognized by other machinery.

それでDNAが他のマシンから アクセスできるようになります

In this case, this large molecular machine

ここでは大きな分子マシンが

is looking for a segment of DNA

遺伝子のはじまる位置を 探しています

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

Once it finds a segment,

その位置が見つかると

it basically undergoes a series of shape changes

一連の変形を行い

which enables it to bring in other machinery

遺伝子の発現や複写を行う 他のマシンが作業できるようにします

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

This has to be a very tightly regulated process,

これはとても良く 管理されたプロセスで

because turning on the wrong gene at the wrong time

発現する遺伝子の 種類やタイミングを誤ると

can have disastrous consequences.

酷い結果になりかねません

Scientists are now able to use protein machines

今では科学者は タンパク質のマシンを使って

to edit genomes.

ゲノムを編集でます

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

CRISPRの名前は 聞いたことがあるでしょう

CRISPR takes advantage of a protein known as Cas9,

CRISPRはCas9という タンパク質を使い

which can be engineered to recognize and cut

DNA上の特定の部分を 見つけて切断するよう

a very specific sequence of DNA.

仕立てることができます

In this example,

ここでは２つの Cas9タンパク質が

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

DNAの問題のある個所を 切除しています

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

病気を引き起こすような部分を 取り除くわけです

Cellular machinery is then used

細胞の働きを使って

to basically glue two ends of the DNA back together.

切られたDNAを つなぎ合わせます

分子アニメーション作家として 最も大変なのは

As a molecular animator,

one of my biggest challenges is visualizing uncertainty.

はっきりと分からないものの 可視化です

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

お見せしてきたアニメーションは

科学者たちが手にできた 情報から推理した

how my collaborators think a process works,

プロセスの働きを 表現したものです

based on the best information that they have.

But for a lot of molecular processes,

しかし分子的プロセスの多くは 理解され始めたばかりで

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

and there's a lot to learn.

学ぶべきことが まだまだあります

The truth is

実のところ この見えない分子の世界は

that these invisible molecular worlds are vast and largely unexplored.

広大で概ね未探査です

To me, these molecular landscapes

こういう分子の風景は

are just as exciting to explore as a natural world

周りの目に見える 自然の世界同様に

that's visible all around us.

私にとって探索し甲斐の ある場所なんです

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

(拍手)