Yong Wang, assistent-professor natuurkunde, en afgestudeerde student Asmaa Sadoon hebben bestudeerd hoe moleculen door bacterieel cytoplasma reizen om meer te begrijpen over hoe deze kleine organismen functioneren. Met behulp van nieuwe high-tech tools, ze hebben voor het eerst bepaalde processen in levende bacteriën kunnen observeren. Ze publiceerden hun resultaten in het tijdschrift Fysieke beoordeling E .

De onderzoekers gebruikten een combinatie van superresolutie-fluorescentiemicroscopie en een techniek genaamd single-particle tracking om te bestuderen hoe een type eiwit genaamd H-NS door het cytoplasma van E. coli-cellen beweegt. De onderzoekers kozen voor dit eiwit omdat het interageert met zowel eiwitten als DNA, en het helpt bij het reguleren van genexpressie in de bacteriën. Het begrijpen van bacteriële genexpressie zou kunnen leiden tot nieuwe technieken om bacteriële resistentie tegen antibiotica te verminderen.

In dit onderzoek, kwamen de onderzoekers nieuwe informatie te weten over dit eiwit, en over de eigenschappen van bacterieel cytoplasma. Wang beschrijft cytoplasma als "een dikke soep van eiwitten, DNA, en verschillende andere moleculen." Omdat bacteriën geen transportsystemen hebben, zoals het spijsverteringsstelsel of de bloedsomloop, ze zijn afhankelijk van de diffusie van moleculen door deze soep voor de processen die ze in leven houden.

Door de beweging van H-NS door het cytoplasma van de E. coli te volgen, de onderzoekers konden de visco-elasticiteit van het cytoplasma berekenen. Ze ontdekten dat de bacteriële "soep" zich niet op dezelfde manier gedraagt ​​als een homogene eiwitoplossing.

Vorig onderzoek, die homogene oplossingen gebruikten die in vitro werden bestudeerd, merkte op dat in deze oplossingen, zowel de elasticiteit als de viscositeit namen in de loop van de tijd af. Met andere woorden, de oplossingen werden zowel dunner als zachter. In echte bacteriën, echter, Wang en Sadoon merkten op dat, na een bepaalde tijdspanne, de viscositeit, of dikte, van het cytoplasma vlakt af, dus het bacteriële cytoplasma wordt zachter zonder dunner te worden.

"Onze bevindingen zullen naar verwachting de manier waarop bacterieel cytoplasma wordt bekeken fundamenteel veranderen, " legden de onderzoekers uit in de krant. "In tegenstelling tot een eenvoudige viskeuze of visco-elastische vloeistof die de huidige modellen van bacteriële processen doorgaans beschouwen, het bacteriële cytoplasma gedraagt ​​zich verschillend op verschillende tijdschalen in termen van mechanische eigenschappen, die naar verwachting invloed zal hebben op verschillende interacties tussen kleine moleculen, eiwitten en DNA/RNA-moleculen in bacteriën, evenals bacteriële interacties met andere soorten, zoals bacteriofagen."