Yong Wang, biträdande professor i fysik, och doktorand Asmaa Sadoon har studerat hur molekyler färdas genom bakteriell cytoplasma för att förstå mer om hur dessa små organismer fungerar. Med hjälp av nya högteknologiska verktyg, de har kunnat observera vissa processer inuti levande bakterier för första gången. De publicerade sina resultat i tidskriften Fysisk granskning E .

Forskarna använde en kombination av superupplösningsfluorescensmikroskopi och en teknik som kallas spårning av en partikel för att studera hur en typ av protein som kallas H-NS rör sig genom cytoplasman hos E. coli-celler. Forskarna valde detta protein eftersom det interagerar med både proteiner och DNA, och det hjälper till att reglera genuttrycket i bakterierna. Att förstå bakteriell genuttryck kan leda till nya tekniker för att mildra bakteriell resistens mot antibiotika.

I den här studien, forskarna lärde sig ny information om detta protein, och om egenskaperna hos bakteriell cytoplasma. Wang beskriver cytoplasma som "en tjock soppa av proteiner, DNA, och olika andra molekyler." Eftersom bakterier inte har transportsystem, såsom matsmältnings- eller cirkulationssystem, de är beroende av spridningen av molekyler genom denna soppa för de processer som håller dem vid liv.

Genom att spåra rörelsen av H-NS genom cytoplasman av E. coli, forskarna kunde beräkna cytoplasmans viskoelasticitet. De fann att den bakteriella "soppan" inte beter sig på samma sätt som en homogen proteinlösning gör.

Tidigare forskning, som använde homogena lösningar studerade in vitro, observerade att i dessa lösningar, både elasticitet och viskositet minskade med tiden. Med andra ord, lösningarna blev både tunnare och mjukare. I verkliga bakterier, dock, Wang och Sadoon observerade att, efter en viss tidsskala, viskositeten, eller tjocklek, av cytoplasman planar ut, så den bakteriella cytoplasman blir mjukare utan att bli tunnare.

"Våra fynd förväntas i grunden förändra hur bakteriell cytoplasma ses, ", förklarade forskarna i tidningen. "Till skillnad från en enkel viskös eller viskoelastisk vätska som nuvarande modeller av bakterieprocesser vanligtvis överväger, den bakteriella cytoplasman beter sig olika på olika tidsskalor när det gäller mekaniska egenskaper, som förväntas påverka olika interaktioner mellan små molekyler, proteiner och DNA/RNA-molekyler inuti bakterier, såväl som bakteriell interaktion med andra arter, som bakteriofager."