Le transport d’une seule molécule implique le mouvement direct de protéines individuelles ou de complexes protéiques à travers le cytoplasme sans nécessiter de grosses vésicules. Ce processus est médié par des protéines motrices qui utilisent l'énergie de l'hydrolyse de l'ATP pour transporter leur cargaison le long des filaments du cytosquelette, tels que les microtubules et les filaments d'actine.
L’une des principales découvertes qui ont remis en question le modèle de flux global était l’observation selon laquelle de nombreuses protéines sont transportées sur de longues distances à l’intérieur des cellules en quelques secondes, ce qui serait difficile à réaliser grâce au processus relativement lent de transport médié par les vésicules. De plus, des études utilisant des techniques d’imagerie d’une seule molécule ont permis une visualisation directe de protéines individuelles se déplaçant le long des filaments du cytosquelette, confortant ainsi le concept de transport d’une seule molécule.
Ce changement de paradigme a des implications significatives pour notre compréhension des processus cellulaires, car il suggère que les protéines peuvent être délivrées rapidement et efficacement vers leurs destinations spécifiques au sein de la cellule, permettant ainsi une régulation précise des fonctions cellulaires. Il met également en évidence l’importance des protéines motrices et des filaments du cytosquelette dans le trafic et l’organisation cellulaires.