The wonders of the molecular world, animated | Janet Iwasa

Tradutor: Simone Gumier Revisor: Maricene Crus

I live in Utah,

Eu moro em Utah,

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

um lugar conhecido por ter algumas das mais inspiradoras

natural landscapes on this planet.

paisagens naturais da Terra.

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

É fácil ficar fascinado pelas paisagens fantásticas

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

e também por essas formações que, às vezes, parecem de outro mundo.

As a scientist, I love observing the natural world.

Como sou cientista, adoro observar o mundo natural.

But as a cell biologist,

Mas, como bióloga celular,

I'm much more interested in understanding the natural world

estou muito mais interessada em entender o mundo natural

at a much, much smaller scale.

em uma escala muitíssimo menor.

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

Sou animadora molecular e trabalho com outros pesquisadores

to create visualizations of molecules that are so small,

para criar visualizações de moléculas tão pequenas

they're essentially invisible.

que são praticamente invisíveis.

These molecules are smaller than the wavelength of light,

Essas moléculas são menores que o comprimento de onda da luz,

which means that we can never see them directly,

ou seja, não podemos vê-las diretamente,

even with the best light microscopes.

mesmo com os melhores microscópios ópticos.

So how do I create visualizations of things

Então, como criar visualizações de coisas que não vemos por serem tão pequenas?

that are so small we can't see them?

Scientists, like my collaborators,

Cientistas, como os meus colaboradores, podem passar toda a carreira profissional

can spend their entire professional careers

working to understand one molecular process.

trabalhando para entender um processo molecular.

To do this, they carry out a series of experiments

Para isso, realizam vários experimentos

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

que nos informam uma pequena peça do quebra-cabeça.

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

Um tipo de experimento pode ser sobre a forma da proteína,

while another can tell us

outro pode ser sobre a possível interação com outras proteínas,

about what other proteins it might interact with,

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

ou ainda sobre a localização da proteína na célula.

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

Todas essas informações podem ser usadas para formular uma hipótese,

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

um história sobre o funcionamento de uma molécula.

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

O meu trabalho é usar essas ideias e transformá-las em uma animação.

This can be tricky,

Pode ser complicado, pois as moléculas fazem coisas bem malucas.

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

But these animations can be incredibly useful for researchers

Mas essas animações podem ser incrivelmente úteis aos pesquisadores

to communicate their ideas of how these molecules work.

para transmitir suas ideias de como essas moléculas funcionam.

They can also allow us to see the molecular world

Elas também nos permitem ver o mundo molecular

through their eyes.

segundo os pesquisadores.

I'd like to show you some animations,

Vou mostrar algumas animações para que vocês tenham uma ideia

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

do que considero algumas das maravilhas naturais do mundo molecular.

of the molecular world.

First off, this is an immune cell.

Primeiramente, essa é uma célula imune.

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

Esses tipos de células precisam percorrer o nosso corpo

in order to find invaders like pathogenic bacteria.

para encontrar invasores, como as bactérias patogênicas.

This movement is powered by one of my favorite proteins

Esse movimento é causado por uma das minhas proteínas favoritas,

called actin,

a "actina",

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

a qual faz parte do chamado "citoesqueleto".

Unlike our skeletons,

Ao contrário do nosso esqueleto,

actin filaments are constantly being built and taken apart.

os filamentos de actina são constantemente construídos e desfeitos.

The actin cytoskeleton plays incredibly important roles in our cells.

O citoesqueleto de actina desempenha funções cruciais em nossas células,

They allow them to change shape,

permitindo que elas mudem de forma,

to move around, to adhere to surfaces

que se movimentem, que se prendam a superfícies

and also to gobble up bacteria.

e que também devorem bactérias.

Actin is also involved in a different kind of movement.

A actina também faz parte de outro tipo de movimento.

In our muscle cells, actin structures form these regular filaments

Suas estruturas formam filamentos regulares nas células musculares,

that look kind of like fabric.

parecidos com tecido.

When our muscles contract, these filaments are pulled together

Esses filamentos se unem quando nossos músculos se contraem,

and they go back to their original position

e retornam à posição original quando os músculos relaxam.

when our muscles relax.

Other parts of the cytoskeleton, in this case microtubules,

Outras partes do citoesqueleto, os "microtúbulos",

are responsible for long-range transportation.

são responsáveis pelo transporte de longa distância.

They can be thought of as basically cellular highways

Eles funcionam como "rodovias" celulares,

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

usadas para mover coisas de um lado ao outro da célula.

Unlike our roads, microtubules grow and shrink,

Ao contrário das estradas, os microtúbulos crescem e encolhem,

appearing when they're needed

surgindo quando são necessários, e desaparecendo quando o trabalho acaba.

and disappearing when their job is done.

The molecular version of semitrucks

Essa representação molecular de uma "carreta semirreboque"

are proteins aptly named motor proteins,

são as chamadas "proteínas motoras", que podem se mover pelos microtúbulos,

that can walk along microtubules,

dragging sometimes huge cargoes,

às vezes arrastando grandes cargas,

like organelles, behind them.

como as "organelas".

This particular motor protein is known as dynein,

Essa proteína motora é conhecida como "dineína",

and its known to be able to work together in groups

e sabe-se que pode trabalhar em grupos que se parecem, ao menos pra mim,

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

com carruagens puxadas por cavalos.

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

Como vocês viram, a célula é um ambiente incrivelmente mutante e dinâmico,

where things are constantly being built and disassembled.

no qual as coisas são sempre construídas e desmontadas.

But some of these structures

Entretanto, é mais difícil desfazer algumas dessas estruturas.

are harder to take apart than others, though.

É necessário forças especiais

And special forces need to be brought in

para garantir que as estruturas sejam desfeitas no devido tempo.

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

That job is done in part by proteins like these.

É um trabalho realizado por proteínas como essas,

These donut-shaped proteins,

em forma de rosquinha, das quais há muitos tipos nas células,

of which there are many types in the cell,

all seem to act to rip apart structures

que aparentemente desfazem as estruturas,

by basically pulling individual proteins through a central hole.

atraindo proteínas individuais através de um orifício central.

When these kinds of proteins don't work properly,

Quando essas proteínas não funcionam adequadamente,

the types of proteins that are supposed to get taken apart

as que deveriam ser desmontadas podem, às vezes, se agrupar,

can sometimes stick together and aggregate

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

e causar doenças terríveis, como o mal de Alzheimer.

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

Agora vamos dar uma olhada no núcleo,

which houses our genome in the form of DNA.

que abriga o nosso genoma na forma do DNA.

In all of our cells,

Em todas as nossas células,

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

o DNA é cuidado e mantido por um vasto conjunto de proteínas.

DNA is wound around proteins called histones,

O DNA fica enrolado em proteínas chamadas "histonas",

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

que permitem que as células armazenem grandes quantidades de DNA no núcleo.

These machines are called chromatin remodelers,

Essas máquinas são chamadas de "remodeladores de cromatina",

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

e o trabalho delas consiste em modificar o DNA em volta das histonas

around these histones

and they allow new pieces of DNA to become exposed.

e fazer com que novos pedaços dele fiquem expostos.

This DNA can then be recognized by other machinery.

Assim, esse DNA pode ser reconhecido por outra máquina.

In this case, this large molecular machine

Nesse caso, essa grande máquina molecular

is looking for a segment of DNA

procura um segmento de DNA que indique o início de um gene.

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

Once it finds a segment,

Assim que encontra um segmento, passa por uma série de mudanças,

it basically undergoes a series of shape changes

which enables it to bring in other machinery

o que possibilita introduzir outra máquina

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

que, por sua vez, permite que um gene seja ativado ou transcrito.

This has to be a very tightly regulated process,

Esse processo deve ser precisamente controlado,

because turning on the wrong gene at the wrong time

porque a ativação do gene errado, no momento errado,

can have disastrous consequences.

pode ter consequências desastrosas.

Scientists are now able to use protein machines

Agora, os cientistas são capazes de usar máquinas de proteínas para editar genomas.

to edit genomes.

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

Tenho certeza que vocês já ouviram falar do CRISPR,

CRISPR takes advantage of a protein known as Cas9,

um sistema que utiliza a proteína Cas9,

which can be engineered to recognize and cut

que pode ser modificada para reconhecer e cortar

a very specific sequence of DNA.

uma sequência específica de DNA.

In this example,

Nesse exemplo, duas proteínas Cas9 são usadas para remover

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

um pedaço problemático de DNA,

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

como uma parte de um gene que pode causar uma doença.

As máquinas celulares são usadas para colar duas extremidades do DNA.

Cellular machinery is then used

to basically glue two ends of the DNA back together.

As a molecular animator,

Como animadora molecular,

one of my biggest challenges is visualizing uncertainty.

um dos meus grandes desafios é visualizar a incerteza.

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

As animações que mostrei representam hipóteses de meus colaboradores

how my collaborators think a process works,

sobre o funcionamento dos processos, com base nas melhores informações que têm.

based on the best information that they have.

But for a lot of molecular processes,

Mas, para muitos processos moleculares,

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

nossa compreensão está nos estágios iniciais e ainda há muito o que aprender.

and there's a lot to learn.

The truth is

A verdade é que esses mundos moleculares invisíveis

that these invisible molecular worlds are vast and largely unexplored.

são vastos e praticamente inexplorados.

To me, these molecular landscapes

Para mim, a exploração dessas paisagens moleculares

are just as exciting to explore as a natural world

é tão empolgante quanto a do mundo natural,

that's visible all around us.

que podemos ver ao nosso redor.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)