The wonders of the molecular world, animated | Janet Iwasa

번역: Jay_fr _권지선 검토: Jihyeon J. Kim

I live in Utah,

저는 유타주에 살고 있습니다.

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

이곳은 지구상에서 가장 경외심을 불러일으키는

natural landscapes on this planet.

자연경관을 가진 곳으로 유명합니다.

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

이런 놀라운 광경에 압도당하기 쉽고,

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

때로는 외계인처럼 보이는 형상에 매료되기 쉽죠.

As a scientist, I love observing the natural world.

저는 과학자로서 자연 세계를 관찰하는 것을 좋아하지만,

But as a cell biologist,

세포 생물학자로서는

I'm much more interested in understanding the natural world

훨씬 더 작은 규모의 자연 세계를 이해하는 데

at a much, much smaller scale.

더 많은 관심이 있습니다.

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

저는 분자 애니메이터이고 다른 연구자들과 함께

to create visualizations of molecules that are so small,

너무 작아 보이지 않는 분자세포의

they're essentially invisible.

시각화하는 작업을 하고 있습니다.

These molecules are smaller than the wavelength of light,

이 분자들은 빛의 파장보다 작아서

which means that we can never see them directly,

직접 눈으로 관찰할 수 없습니다.

even with the best light microscopes.

심지어 최고 성능을 가진 광학 현미경으로도 볼 수 없습니다.

So how do I create visualizations of things

그러면 어떻게 관찰이 불가능한

that are so small we can't see them?

미세한 것들을 시각화 할 수 있을까요?

Scientists, like my collaborators,

제 협력자들과 마찬가지로

can spend their entire professional careers

과학자들은 자신의 모든 전문 지식을 동원해

working to understand one molecular process.

하나의 분자 과정을 이해하는데 온 힘을 쏟습니다.

To do this, they carry out a series of experiments

이를 위해, 그들은 일련의 실험을 수행하여

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

우리에게 작은 퍼즐 조각을 알려주는 것이죠.

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

한 종류의 실험을 통해 우리는 단백질 형태에 대해 알 수 있고,

while another can tell us

다른 실험에서는

about what other proteins it might interact with,

어떤 다른 단백질과 상호작용을 하는지 알 수 있습니다.

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

또 다른 실험에선 세포내에 위치를 파악할 수 있습니다.

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

이 모든 정보들은 기본적으로 분자가 어떻게 작용하는지에 관한

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

가설과 이야기를 도출하는 데 사용가능 합니다.

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

제 일은 이런 아이디어를 애니메이션으로 만드는 것입니다.

This can be tricky,

이것은 까다로울 수 있습니다.

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

왜냐면 분자가 꽤 미친 짓을 할 수 있음이 밝혀졌기 때문입니다.

But these animations can be incredibly useful for researchers

하지만 이 애니메이션들은 연구자들에게 매우 유용할 수 있는데,

to communicate their ideas of how these molecules work.

이런 분자들의 작용에 관한 아이디어를 전달할 수 있기 때문입니다.

They can also allow us to see the molecular world

또한 애니메이션을 통해 우리는 분자 세계를 볼 수 있습니다.

through their eyes.

분자들의 눈을 통해서 말이죠.

I'd like to show you some animations,

여러분에게 보여드리고 싶은 애니메이션들 중에

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

제가 생각하는 분자 세계의 자연 경이로움에 관한

of the molecular world.

짧은 애니메이션을 보여드리고자 합니다.

First off, this is an immune cell.

우선, 이것은 면역세포입니다.

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

이런 종류의 세포들은 우리 몸 속을 기어다녀야 합니다.

in order to find invaders like pathogenic bacteria.

병원성 박테리아와 같은 침입자를 찾기 위해서 입니다.

This movement is powered by one of my favorite proteins

이런 움직임은 제가 가장 좋아하는 단백질 중 하나인 액틴에서 힘을 얻는데,

called actin,

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

이것은 세포골격이라고 알려진 것의 일부입니다.

Unlike our skeletons,

인간의 골격과 달리

actin filaments are constantly being built and taken apart.

액틴 필라멘트는 끊임없이 생성되고, 분해 됩니다.

The actin cytoskeleton plays incredibly important roles in our cells.

액틴 시토스켈레톤은 인간 세포에서 엄청나게 중요한 역할을 합니다.

They allow them to change shape,

세포들의 형태를 바꾸고,

to move around, to adhere to surfaces

여기저기 돌아다니고, 표면에 달라붙고

and also to gobble up bacteria.

박테리아를 원없이 먹을 수 있게 해줍니다.

Actin is also involved in a different kind of movement.

액틴은 다른 종류의 움직임에도 관여합니다.

In our muscle cells, actin structures form these regular filaments

인간의 근육 세포에서 액틴 구조는 직물처럼 보이는

that look kind of like fabric.

규칙적인 필라멘트를 형성합니다.

When our muscles contract, these filaments are pulled together

인간의 근육이 수축할 때, 이 필라멘트는 함께 당겨지고

and they go back to their original position

인간의 근육이 이완될 때는

when our muscles relax.

원래의 위치로 돌아갑니다.

Other parts of the cytoskeleton, in this case microtubules,

이 경우 미세관들과 같은 다른 시토스켈레톤 부분들은

are responsible for long-range transportation.

장거리 운송을 담당합니다.

They can be thought of as basically cellular highways

기본적으로 이것은 세포 고속도로라고 생각할 수 있는데

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

세포의 한 쪽에서 다른 쪽으로 이동시키기 때문에 그렇습니다.

Unlike our roads, microtubules grow and shrink,

인가의 도로와는 달리, 미소관은 자라고 줄어들며,

appearing when they're needed

자신이 필요할 때 나타나고,

and disappearing when their job is done.

자신의 일이 끝나면 사라집니다.

The molecular version of semitrucks

세미트룩의 분자 버전은

are proteins aptly named motor proteins,

운동 단백질로 불리는 단백질로

that can walk along microtubules,

미소관을 따라 걸을 수 있고,

dragging sometimes huge cargoes,

그 뒤에 세포기관과 같은

like organelles, behind them.

거대한 짐을 끌 수 있습니다.

This particular motor protein is known as dynein,

이 특별한 운동 단백질은 다이인이라고 알려져 있고,

and its known to be able to work together in groups

이 단백질은 함께 그룹을 이뤄 일할 수 있는 것으로 알려져 있습니다.

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

적어도 제게는 말수레처럼 보이네요.

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

보시다시피, 세포는 놀랍도록 변화하고 역동적인 곳입니다.

where things are constantly being built and disassembled.

끊임없이 생성되고 분해되는 곳이지요.

But some of these structures

하지만 이 구조물의 일부는

are harder to take apart than others, though.

다른 구조물 보다 분해하기 더 어렵습니다.

And special forces need to be brought in

그리고 구조물이 적시에 분해되도록

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

특별한 힘을 투입해야 합니다.

That job is done in part by proteins like these.

그런 일은 부분적으로 이런 단백질들이 합니다.

These donut-shaped proteins,

해당 세포 속에 많은 유형을 가진

of which there are many types in the cell,

이 도넛 모양의 단백질은

all seem to act to rip apart structures

모두 기본적으로 중앙 구멍을 통해

by basically pulling individual proteins through a central hole.

개별 단백질을 잡아당겨 구조를 뜯어내는 것처럼 보입니다.

When these kinds of proteins don't work properly,

이런 종류의 단백질들이 제대로 작동하지 않으면

the types of proteins that are supposed to get taken apart

분해되어야 할 단백질들이

can sometimes stick together and aggregate

때때로 서로 엉겨 붙어

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

알츠하이머와 같은 끔찍한 질병을 일으킬 수 있습니다.

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

이제 인간의 게놈을 DNA 형태로 수용하는

which houses our genome in the form of DNA.

핵에 대해 살펴보겠습니다.

In all of our cells,

우리가 지닌 모든 세포에서,

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

우리의 DNA는 다양한 단백질에 의해 관리되고 유지됩니다.

DNA is wound around proteins called histones,

DNA는 히스톤이라고 불리는 단백질 주위에 감겨 있는데,

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

이것은 세포가 많은 양의 DNA를 우리의 핵에 넣을 수 있게 해줍니다.

These machines are called chromatin remodelers,

이러한 기계들은 염색질 리모델링이라고 불리고,

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

기본적으로 DNA를

around these histones

이 히스톤 주변에 돌리면서

and they allow new pieces of DNA to become exposed.

새로운 DNA 조각들이 노출되도록 작동 합니다.

This DNA can then be recognized by other machinery.

이 DNA는 다른 기계에 의해 인식될 수 있습니다.

In this case, this large molecular machine

이 경우, 이 큰 분자 장치는

is looking for a segment of DNA

유전자 형성 초기에 있다는 걸 알려주는

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

DNA의 한 부분을 찾습니다.

Once it finds a segment,

일단 한 부분를 찾으면,

it basically undergoes a series of shape changes

기본적으로 일련의 형태 변화를 겪게 됩니다.

which enables it to bring in other machinery

이 변화를 통해 다른 기계들을 들여와

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

유전자를 활성화 시키거나 변환될 수 있게 됩니다.

This has to be a very tightly regulated process,

이러한 과정은 매우 엄격히 통제되어야 합니다.

because turning on the wrong gene at the wrong time

왜냐면 잘못된 유전자를 잘못된 시간에 켜는 것은

can have disastrous consequences.

비참한 결과를 초래할 수 있기 때문이죠.

Scientists are now able to use protein machines

과학자들은 이제 게놈을 편집하는 데

to edit genomes.

단백질 기계를 사용할 수 있습니다.

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

여러분 모두 크리스퍼(CRISPR)에 대해 들어보셨을 겁니다.

CRISPR takes advantage of a protein known as Cas9,

크리스퍼는 Cas9라고 알려진 단백질을 이용하는데,

which can be engineered to recognize and cut

이 단백질은 DNA의 매우 특정한 순서를

a very specific sequence of DNA.

인식하고 자르도록 설계될 수 있습니다.

In this example,

이러한 사례의 경우,

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

두 개의 Cas9 단백질은 DNA의 문제 조각을 제거하는 데 사용되고 있습니다.

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

예를 들어, 질병을 일으킬 수 있는 유전자 일부를 제거하는 거죠.

Cellular machinery is then used

세포 기계는 DNA의 두 끝을

to basically glue two ends of the DNA back together.

다시 붙이는 데 사용됩니다.

As a molecular animator,

분자 애니메이터로서,

one of my biggest challenges is visualizing uncertainty.

저의 가장 큰 도전 중 하나는 불확실성을 시각화하는 것입니다.

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

제가 보여드린 모든 애니메이션은

how my collaborators think a process works,

제 협력자들이 가진 최상의 정보를 바탕으로

based on the best information that they have.

프로세스 작동 가설을 보여줍니다.

But for a lot of molecular processes,

하지만 많은 분자 과정의 경우,

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

저희는 여전히 사물을 이해하는 초기 단계에 있으며

and there's a lot to learn.

배워야 할 것이 많습니다.

The truth is

사실을 말하자면,

that these invisible molecular worlds are vast and largely unexplored.

이런 보이지 않는 분자세계는 광대하고 대부분 미개척 분야라는 것입니다.

To me, these molecular landscapes

제게 있어서, 분자 광경은

are just as exciting to explore as a natural world

우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 자연 세계만큼

that's visible all around us.

탐험하기에 흥미로운 곳입니다.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)