Yong Wang, professeur adjoint de physique, et l'étudiante diplômée Asmaa Sadoon ont étudié comment les molécules traversent le cytoplasme bactérien afin de mieux comprendre le fonctionnement de ces minuscules organismes. En utilisant de nouveaux outils de haute technologie, ils ont pu observer pour la première fois certains processus à l'intérieur de bactéries vivantes. Ils ont publié leurs résultats dans la revue Examen physique E .

Les chercheurs ont utilisé une combinaison de microscopie à fluorescence à super-résolution et une technique appelée suivi de particule unique pour étudier comment un type de protéine appelée H-NS se déplace dans le cytoplasme des cellules d'E. coli. Les chercheurs ont choisi cette protéine car elle interagit à la fois avec les protéines et l'ADN, et il aide à réguler l'expression des gènes dans les bactéries. La compréhension de l'expression des gènes bactériens pourrait conduire à de nouvelles techniques pour atténuer la résistance bactérienne aux antibiotiques.

Dans cette étude, les chercheurs ont appris de nouvelles informations sur cette protéine, et sur les propriétés du cytoplasme bactérien. Wang décrit le cytoplasme comme « une soupe épaisse de protéines, ADN, et diverses autres molécules. » Parce que les bactéries n'ont pas de système de transport, tels que les systèmes digestif ou circulatoire, ils dépendent de la diffusion des molécules à travers cette soupe pour les processus qui les maintiennent en vie.

En suivant le mouvement de H-NS à travers le cytoplasme de E. coli, les chercheurs ont pu calculer la viscoélasticité du cytoplasme. Ils ont découvert que la "soupe" bactérienne ne se comporte pas de la même manière qu'une solution de protéines homogène.

Recherche précédente, qui utilise des solutions homogènes étudiées in vitro, observé que dans ces solutions, l'élasticité et la viscosité diminuent avec le temps. En d'autres termes, les solutions sont devenues à la fois plus fines et plus douces. Dans les bactéries réelles, cependant, Wang et Sadoon ont observé que, après un certain délai, la viscosité, ou épaisseur, du cytoplasme s'aplatit, ainsi le cytoplasme bactérien s'adoucit sans s'amincir.

« Nos résultats devraient changer fondamentalement la façon dont le cytoplasme bactérien est perçu, "Les chercheurs ont expliqué dans le document. "Contrairement à un simple fluide visqueux ou viscoélastique que les modèles actuels de processus bactériens considèrent généralement, le cytoplasme bactérien se comporte différemment à différentes échelles de temps en termes de propriétés mécaniques, qui devrait avoir un impact sur diverses interactions entre les petites molécules, protéines et molécules d'ADN/ARN à l'intérieur des bactéries, ainsi que des interactions bactériennes avec d'autres espèces, comme les bactériophages."