Kigger nærmere på bakterier

Yong Wang, adjunkt i fysik, og kandidatstuderende Asmaa Sadoon har studeret, hvordan molekyler bevæger sig gennem bakteriecytoplasma for at forstå mere om, hvordan disse små organismer fungerer. Ved hjælp af nye højteknologiske værktøjer, de har været i stand til at observere visse processer inde i levende bakterier for første gang. De offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet Fysisk gennemgang E .

Forskerne brugte en kombination af superopløselig fluorescensmikroskopi og en teknik kaldet enkeltpartikelsporing for at studere, hvordan en type protein kaldet H-NS bevæger sig gennem cytoplasma af E. coli-celler. Forskerne valgte dette protein, fordi det interagerer med både proteiner og DNA, og det hjælper med at regulere genekspression i bakterierne. At forstå bakteriegenekspression kan føre til nye teknikker til at afbøde bakteriel resistens over for antibiotika.

I dette studie, forskerne lærte ny information om dette protein, og om egenskaberne af bakteriecytoplasma. Wang beskriver cytoplasma som "en tyk suppe af proteiner, DNA, og forskellige andre molekyler. "Fordi bakterier ikke har transportsystemer, såsom fordøjelses- eller kredsløbssystemer, de afhænger af spredningen af ​​molekyler gennem denne suppe for de processer, der holder dem i live.

Ved at spore bevægelsen af ​​H-NS gennem cytoplasma af E. coli, forskerne var i stand til at beregne cytoplasmaets viskoelasticitet. De fandt ud af, at den bakterielle "suppe" ikke opfører sig på samme måde som en homogen proteinopløsning gør.

Tidligere forskning, som brugte homogene opløsninger undersøgt in vitro, bemærket, at i disse løsninger, både elasticitet og viskositet faldt over tid. Med andre ord, løsningerne blev både tyndere og blødere. I faktiske bakterier, imidlertid, Wang og Sadoon bemærkede, at efter en vis tidsramme, viskositeten, eller tykkelse, af cytoplasmaet flader ud, så bakteriecytoplasma bliver blødere uden at blive tyndere.

"Vores fund forventes at ændre fundamentalt den måde, hvorpå bakteriecytoplasma ses, "forklarede forskerne i avisen." I modsætning til en simpel tyktflydende eller viskoelastisk væske, som nuværende modeller af bakterielle processer typisk overvejer, bakteriecytoplasma opfører sig forskelligt på forskellige tidsskalaer med hensyn til mekaniske egenskaber, som forventes at påvirke forskellige interaktioner mellem små molekyler, proteiner og DNA/RNA -molekyler inde i bakterier, samt bakterielle interaktioner med andre arter, såsom bakteriofager. "