Licht onthult de dynamica van het geheugen van een microbe

Onderzoekers van het FOM-instituut AMOLF, IBM en Harvard University zijn erin geslaagd om het moleculaire geheugen te karakteriseren dat de voortbeweging van bacteriën (de simpelste vorm van leven) controleert. Dat deden zij door optische berekeningen te combineren met theoretische modelleringen. De onderzoeksresultaten werden op 22 juni gepubliceerd in het gerenommeerde wetenschappelijke tijdschrift Molecular Systems Biology.
vergroten Figuur 1. Moleculair en modulair perspectief

In hun zoektocht naar betere omgevingen gaan microscopisch kleine levende organismen zoals bacteriën heel anders te werk dan macroscopische organismen zoals de mens. Zij verkennen hun lokale omgeving door langs vrij rechte paden te zwemmen (‘runs’ genaamd) die zo nu en dan worden onderbroken door korte perioden van chaotische heroriëntatie (‘tumbles’ genaamd). Om deze ‘random walk’ een favoriete richting in te sturen, gebruiken ze een zintuiglijk netwerk van moleculen dat tijdens de beweging constant de omgeving van de cel aftast. Het maakt ook vergelijkingen tussen de huidige omgeving en de omgevingen die in het verleden zijn ervaren. Op deze manier worden ruimtelijke kenmerken van de omgeving ervaren gedurende de tijd, en het organisme moet de condities waarin het zich in het verleden bevond herinneren, en vergelijken met wat ze nu ervaren. Informatie over het verleden wordt opgeslagen in de vorm van chemische modificaties op receptoreiwitten die betrokken zijn bij het zintuiglijk waarnemen. Dit nieuwe onderzoek – een samenwerking tussen AMOLF-groepsleider Tom Shimizu, IBM’s theoretisch natuurkundige Yuhai Tu, en Harvard University professor Howard C. Berg – heeft de dynamica van dit korte-termijn geheugen van de Escherichia coli bacterie aan het licht gebracht, door moleculaire interacties te meten op het moment dat ze gebeuren binnen levende cellen. (AMOLF - FOM)

Lees meer >