The wonders of the molecular world, animated | Janet Iwasa

Tradutor: Joel Santos Revisora: Margarida Ferreira

I live in Utah,

Eu vivo no Utah,

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

um lugar conhecido por ter

algumas das mais impressionantes paisagens naturais do planeta.

natural landscapes on this planet.

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

É fácil ficar assoberbado por estas vistas incríveis,

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

e ficar fascinado por estas formações quase extraterrestres.

As a scientist, I love observing the natural world.

Enquanto cientista, adoro observar o mundo natural.

But as a cell biologist,

Mas enquanto bióloga celular,

I'm much more interested in understanding the natural world

estou muito mais interessada em compreender o mundo natural

at a much, much smaller scale.

numa escala muito, muito mais pequena.

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

Sou animadora molecular e trabalho com outros investigadores

to create visualizations of molecules that are so small,

para criar visualizações de moléculas que são tão pequenas,

they're essentially invisible.

que são essencialmente invisíveis.

These molecules are smaller than the wavelength of light,

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

which means that we can never see them directly,

ou seja, nunca as vemos diretamente,

even with the best light microscopes.

mesmo com os melhores microscópios óticos.

So how do I create visualizations of things

Então, como é que crio visualizações de coisas

that are so small we can't see them?

tão pequenas que não as podemos ver?

Scientists, like my collaborators,

Os cientistas, como os meus colaboradores,

can spend their entire professional careers

podem passar toda a sua carreira profissional

working to understand one molecular process.

a tentar compreender um processo molecular.

To do this, they carry out a series of experiments

Para isso, fazem uma série de experiências

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

que nos mostram uma pequena peça do "puzzle".

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

Um tipo de experiências pode mostrar-nos a forma da proteína,

while another can tell us

enquanto outra nos mostra

about what other proteins it might interact with,

com que outras proteínas ela pode interagir,

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

e outra pode mostrar-nos onde a encontrar na célula.

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

Todas estas informações podem ser usadas para formular uma hipótese,

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

uma história de como a molécula pode funcionar.

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

A minha função é pegar nessas ideias e transformá-las em animações.

This can be tricky,

O que não é fácil

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

uma vez que as moléculas são capazes de coisas muito estranhas.

But these animations can be incredibly useful for researchers

Mas estas animações podem ser muito úteis aos investigadores

to communicate their ideas of how these molecules work.

para comunicarem as suas ideias de como funcionam estas moléculas.

They can also allow us to see the molecular world

Também nos permitem ver o mundo molecular

through their eyes.

através dos seus olhos.

I'd like to show you some animations,

Gostaria de vos mostrar algumas animações,

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

uma breve visita ao que considero serem algumas das maravilhas naturais

of the molecular world.

do mundo molecular.

First off, this is an immune cell.

Primeiro, esta é uma célula imunitária.

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

Este tipo de células precisam de percorrer o nosso corpo

in order to find invaders like pathogenic bacteria.

para encontrarem invasores como bactérias patogénicas.

This movement is powered by one of my favorite proteins

Este movimento é potenciado por uma das minhas proteínas preferidas

called actin,

chamada actina,

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

que faz parte daquilo a que chamamos 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 desmontados.

The actin cytoskeleton plays incredibly important roles in our cells.

O citoesqueleto de actina tem um papel importante nas nossas células.

They allow them to change shape,

Permite-lhes que mudem de forma,

to move around, to adhere to surfaces

que se movam, que adiram a superfícies

and also to gobble up bacteria.

e também que devorem bactérias.

Actin is also involved in a different kind of movement.

A actina está envolvida ainda noutro tipo de movimento.

In our muscle cells, actin structures form these regular filaments

As estruturas de actina formam filamentos regulares nas células musculares

that look kind of like fabric.

parecidos com tecido.

When our muscles contract, these filaments are pulled together

Quando os músculos se contraem, estes filamentos unem-se

and they go back to their original position

e voltam à sua posição original quando o músculo relaxa.

when our muscles relax.

Other parts of the cytoskeleton, in this case microtubules,

Outras partes do citoesqueleto, como os microtúbulos, neste caso,

are responsible for long-range transportation.

são responsáveis pelo transporte de longa distância.

They can be thought of as basically cellular highways

Podem ser vistos como autoestradas celulares

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

que são usadas para mover coisas de um lado da célula para outro.

Unlike our roads, microtubules grow and shrink,

Ao contrário das estradas, os microtúbulos esticam e encolhem,

appearing when they're needed

surgem quando são necessários

and disappearing when their job is done.

e desaparecem quando deixam de o ser.

The molecular version of semitrucks

A versão molecular de um semirreboque

are proteins aptly named motor proteins,

são as proteínas denominadas por proteínas motoras,

that can walk along microtubules,

que se deslocam pelos microtúbulos,

dragging sometimes huge cargoes,

por vezes arrastando às costas

like organelles, behind them.

grandes cargas, como as organelas.

This particular motor protein is known as dynein,

Esta proteína motora em particular é conhecida como dineína,

and its known to be able to work together in groups

e é conhecida por trabalhar em grupos

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

que me fazem lembrar carroças puxadas a cavalos.

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

Como podem ver, uma célula é um lugar mutável e dinâmico,

where things are constantly being built and disassembled.

onde as coisas estão sempre a ser construídas e desmontadas.

But some of these structures

Mas algumas destas estruturas são mais difíceis de desmontar que outras.

are harder to take apart than others, though.

And special forces need to be brought in

E é necessária a ação de forças especiais

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

para garantir que as estruturas são desmontadas a tempo.

That job is done in part by proteins like these.

Esse trabalho é feito, em parte, por proteínas como estas.

These donut-shaped proteins,

Estas proteínas em forma de dónute, de que existem muitos tipos numa célula,

of which there are many types in the cell,

all seem to act to rip apart structures

parecem participar na desmontagem de estruturas

by basically pulling individual proteins through a central hole.

ao puxar proteínas individualmente por um orifício central.

When these kinds of proteins don't work properly,

Quando este tipo de proteínas não funcionam bem,

the types of proteins that are supposed to get taken apart

o tipo de proteínas que deviam ser desmontadas

can sometimes stick together and aggregate

podem por vezes colarem-se e agregarem-se

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

e podem dar origem a doenças terríveis, como a doença de Alzheimer.

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

Vamos agora olhar para o núcleo,

which houses our genome in the form of DNA.

que alberga o nosso genoma na forma de ADN.

In all of our cells,

Em todas as nossas células,

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

o nosso ADN é tratado e mantido por um conjunto diverso de proteínas.

DNA is wound around proteins called histones,

O ADN é envolto por proteínas chamadas de histonas,

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

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

These machines are called chromatin remodelers,

Estas máquinas chamam-se de remodeladores de cromatina,

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

e o que fazem, basicamente, é limpar o ADN

around these histones

em volta das histonas

and they allow new pieces of DNA to become exposed.

e permitem expor novos pedaços de ADN.

This DNA can then be recognized by other machinery.

Esse ADN pode ser reconhecido por outra máquina.

In this case, this large molecular machine

Neste caso, essa grande máquina molecular

is looking for a segment of DNA

procura um segmento de ADN

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

que lhe diga que está no início de um gene.

Once it finds a segment,

Assim que encontra um segmento,

it basically undergoes a series of shape changes

passa por uma série de mudanças

which enables it to bring in other machinery

que lhe permitem introduzir outra máquina

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

que pode ativar ou transcrever um gene.

This has to be a very tightly regulated process,

Este processo tem de ser muito preciso,

because turning on the wrong gene at the wrong time

porque ativar o gene errado ou na altura errada

can have disastrous consequences.

pode ter consequências desastrosas.

Scientists are now able to use protein machines

Os cientistas são capazes agora de usar máquinas de proteínas

to edit genomes.

para editar genomas.

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

Estou certa de que já ouviram falar do CRISPR.

CRISPR takes advantage of a protein known as Cas9,

O CRISPR tira partido de uma proteína conhecida como Cas9,

which can be engineered to recognize and cut

que pode ser usada para reconhecer e eliminar

a very specific sequence of DNA.

uma sequência muito específica do ADN.

In this example,

Neste exemplo,

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

usam-se duas proteínas Cas9 para eliminar uma parte problemática do ADN.

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

Por exemplo, a parte de um gene que poderá dar origem a uma doença.

Cellular machinery is then used

Usa-se maquinaria celular

to basically glue two ends of the DNA back together.

para colar de novo duas pontas do ADN.

As a molecular animator,

Como animadora molecular,

one of my biggest challenges is visualizing uncertainty.

um dos maiores desafios é visualizar a incerteza.

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

Todas as animações que vos mostrei são hipóteses,

how my collaborators think a process works,

de como se imagina que o processo decorre,

based on the best information that they have.

com base na informação disponível.

But for a lot of molecular processes,

Mas, para muitos processos moleculares,

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

estamos ainda num estágio inicial de compreensão,

and there's a lot to learn.

e há muito para aprender.

The truth is

A verdade é que

that these invisible molecular worlds are vast and largely unexplored.

estes mundos moleculares invisíveis são vastos e inexplorados.

To me, these molecular landscapes

Para mim, estas paisagens moleculares

are just as exciting to explore as a natural world

são tão entusiasmantes de explorar como o mundo natural

that's visible all around us.

visível à nossa volta.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)