Virus Zika meledak ke panggung global tahun lalu ketika pejabat kesehatan mulai mencurigai hal itu dapat menyebabkan cacat lahir pada bayi. Seperti epidemi Ebola pada tahun 2014, rasa takut berkembang dengan cepat. Kerusakan yang ditimbulkan oleh penyakit ini sangat meresahkan, sebagian karena partikel-partikel penularan tidak terlihat.
Membuat sesuatu terlihat adalah untuk mendapatkan pegangan yang lebih baik di atasnya, membuatnya lebih mudah dikelola. Pada bulan Maret tahun ini, Michael Rossmann dari Universitas Purdue di Indiana dan rekan-rekannya memetakan apa yang digambarkan oleh Meghan Rosen untuk Science News sebagai "struktur bola golf yang bergelombang" seperti Zika. Dengan kesimpulan struktur, para ilmuwan sekarang memiliki titik awal untuk mempelajari bagaimana virus bekerja dan apakah itu dapat dihentikan. Para peneliti akan mencari poin dalam struktur yang mungkin menawarkan target untuk obat.
Dalam nada itu, tetapi dengan sentuhan yang lebih artistik, ilmuwan lain telah melukis gambar seperti apa ketika Zika menginfeksi sel.
Cat air David S. Goodsell menggambarkan luas sekitar 110 nanometer, lapor Maggie Zackowitz untuk NPR . Itu hampir 1.000 kali lebih kecil dari lebar rambut manusia yang khas. Dalam lukisan itu, bola merah muda yang mewakili virus telah diiris menjadi dua untuk mengungkapkan kusut dari bahan genetik virus. Tonjolan kuat pada permukaan virus menangkap menara hijau yang tertanam dalam kurva hijau muda yang tampaknya menutupi serakan biru. Protein permukaan virus mengikat reseptor pada permukaan sel yang akan segera terinfeksi.
Virus mematikan tidak pernah tampak begitu cantik seperti yang mereka lakukan di bawah kuas Goodsell. Ahli biologi molekuler dengan janji temu bersama di Scripps Research Institute di La Jolla, California dan Rutgers State University di New Jersey melukiskan warna-warna cerah dan bentuk-bentuk yang tampak licin menyerupai jellybeans, bola kaki dan spageti yang berkerumun dan bercampur menjadi satu. Sebagai gambar abstrak, mereka menyenangkan, tetapi karya Goodsell juga kuat dalam sains.
Seniman-seniman membuat beberapa tebakan untuk lukisannya. "Beberapa objek dan interaksi dipelajari dengan sangat baik dan yang lainnya tidak, " jelasnya. "Ilmu pengetahuan masih merupakan bidang yang sedang berkembang." Tapi keahliannya membuatnya menggunakan kuas dengan percaya diri.
Memvisualisasikan dunia biologis mikroskopis pertama kali tertarik Goodsell di sekolah pascasarjana, ketika ia mengandalkan teknik seperti kristalografi sinar-x untuk menyimpulkan lipatan, lilitan dan liuk protein dan asam nukleat.
Struktur adalah kunci untuk memberikan fungsi pada sel dalam molekul, baik enzim yang membelah molekul lain, untaian RNA yang memerintahkan pembentukan protein atau serat yang mendukung dan membentuk jaringan. Kantong dalam protein menawarkan bintik-bintik di mana molekul lain dapat mengikat dan mengkatalisasi atau mencegah reaksi. Ketika Rosalind Franklin berhasil menangkap gambar pertama DNA, menggunakan kristalografi x-ray, James Watson dan Francis Crick dengan cepat dapat menyimpulkan bagaimana membuka ritsleting heliks ganda dapat menyediakan template untuk replikasi bahan genetik.
"Jika Anda berdiri di luar sebuah mobil dan kap mobil ditutup sehingga Anda tidak dapat melihat mesinnya, Anda tidak tahu cara kerjanya, " kata Stephen K. Burley, seorang peneliti yang mempelajari proteomik di Universitas Rutgers. Sel itu sendiri adalah mesin kecil, rumit, dan memahami cara kerjanya atau bagian dan proses yang serba salah di bawah pengaruh penyakit, membutuhkan tampilan di bawah tenda.
Itu sebabnya Goodsell perlu memahami bagaimana molekul dibentuk serta bagaimana mereka saling menempel di dalam sel.
Grafik komputer baru saja memasuki kancah laboratorium penelitian pada pertengahan 1980-an dan memberi para ilmuwan seperti Goodsell, sekarang berusia 55 tahun, sebuah pandangan yang belum pernah terjadi sebelumnya pada molekul yang mereka pelajari. Tetapi bahkan program-program terbaik berjuang untuk menunjukkan semua seluk beluk molekul tunggal. "Objek ukuran protein adalah tantangan nyata, " katanya. Memvisualisasikan banyak protein dan tempat mereka relatif terhadap struktur seluler berada di luar kemampuan perangkat keras dan perangkat lunak pada saat itu.
"Aku berkata pada diriku sendiri: seperti apa jadinya jika kita bisa meledakkan sebagian sel dan melihat molekul-molekulnya?" Goodsell mengatakan. Tanpa kemampuan grafis komputer berkekuatan tinggi saat ini, ia berbalik, secara harfiah, ke papan gambar untuk mengumpulkan semua bit pengetahuan tentang struktur yang ia bisa dan menciptakan gambar interior sel yang penuh sesak. Tujuannya adalah "untuk kembali melihat gambaran besar ilmu pengetahuan, " katanya.
Gambar yang ia ciptakan dimaksudkan sebagai ilustrasi ilmiah, untuk mengilhami para peneliti dan masyarakat umum untuk berpikir tentang struktur yang mendasari reaksi kimia dan fungsi sel.
Biasanya, Goodsell menghabiskan beberapa jam menggali melalui literatur ilmiah untuk mempelajari segala hal yang diketahui peneliti tentang topik yang ingin ia gambarkan. Kemudian, ia membuat sketsa pensil besar berdasarkan apa yang telah ia pelajari. Kertas karbon membantunya mentransfer sketsa itu ke kertas cat air. Molekul di dalam sel sering lebih kecil dari panjang gelombang cahaya, sehingga pandangan sebenarnya dari lanskap molekul tidak berwarna, tetapi Goodsell menambahkan warna dan bayangan untuk membantu orang menginterpretasikan lukisannya. Hasilnya adalah pandangan terperinci dari mesin molekuler di tempat kerja.
Dalam lukisan Ebola, misalnya, virus itu tampak seperti cacing besar yang membesarkan kepalanya. Virus tersebut telah mencuri komponen-komponen membran sel dari sel yang terinfeksi, digambarkan berwarna ungu muda, tulis Goodsell untuk sumber daya online, Protein Data Bank (PDB) RCSB. Kepala brokoli pirus yang melapisi bagian luar membran itu adalah glikoprotein, yang dapat menempel pada permukaan sel inang dan menarik partikel virus cukup dekat sehingga bahan genetiknya (berwarna kuning, dilindungi oleh nukleoprotein hijau) dapat didorong masuk ke dalam. Glikoprotein tersebut telah menjadi target utama obat untuk memerangi virus.
Lukisan itu memenangkan Wellcome Image Awards tahun ini, sebuah kompetisi yang menarik para pakar dalam ilustrasi ilmiah dan visualisasi dari seluruh dunia.
Lukisan Ebola dan banyak gambar lainnya oleh Goodsell hidup di PDB, di bawah pengawasan Burley, direktur repositori. PDB memiliki lebih dari 119.000 struktur protein, RNA, DNA, dan molekul lainnya. Beberapa statistik menunjukkan betapa pentingnya struktur bagi ahli biologi: Ada sekitar 1, 5 juta unduhan informasi struktural 3D terperinci dari bank data setiap hari. Dalam empat tahun terakhir, orang-orang dari 191 dari 194 negara merdeka yang diakui di dunia telah mengakses sumber daya.
Pada bulan Juli, Goodsell akan memposting "Molekul Bulan Ini" yang ke-200, sebuah seri yang menampilkan penggambarannya tentang protein dan molekul lain bersama dengan penjelasan tertulis tentang fungsi dan pentingnya struktur.
Karya Goodsell membantu mendidik siswa sekolah menengah dan lainnya tentang struktur di balik partikel penyebab penyakit dan kondisi kesehatan dalam berita. Untuk seri PDB-101, molekulnya membantu siswa lebih memahami mekanisme di balik diabetes tipe 2 atau keracunan timbal. Dia memiliki lukisan skala besar yang akan datang yang akan mencakup siklus hidup virus HIV.
Bahkan para ahli dapat belajar dari ilustrasi Goodsell. Awalnya, dia ingat berkeliling institut untuk bertanya kepada rekan-rekannya seberapa ramai mereka pikir sel. Perkiraan dia kembali sangat encer. Hanya ketika dia menarik kembali untuk melihat gambaran besar itu menjadi jelas bahwa sel-selnya sangat padat dan kompleks.
"Saya tidak mengetahui banyak orang lain yang beroperasi dengan cara [Goodsell], " kata Burley. Karya Goodsell menyatukan interpretasi artistik dan pengetahuan ilmiah. "Dia mampu menceritakan lebih banyak tentang kisah struktur 3D dengan tangan daripada yang kamu bisa dengan grafik komputer. Itu, saya pikir, adalah keindahan nyata dari karyanya."
Karya Goodsell dapat dilihat di seri " Molekul Bulan Ini " dari RCSB Protein Data Bank dan di situs webnya . Situs webnya juga memberikan detail lebih banyak tentang beberapa gambar dalam artikel ini.
