Molecule diffusion in bacteria and consequences of osmotic stress

Promotie: dhr. J.T. Mika, 12.45 uur, Aula Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Molecule diffusion in bacteria and consequences of osmotic stress

Promotor(s): prof.dr. B. Poolman

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Enorme verbetering in observeren beweging van moleculen in volgepakte cellen

Cellen zijn gevuld met allerlei verschillende macromoleculen die dusdanig dicht op elkaar gepakt zitten dat het vergelijkbaar is met de drukke mensenmassa in een winkelcentrum vlak voor de kerstdagen. Het onderzoek van Jacek Mika was erop gericht uit te zoeken hoe snel moleculen in een cel kunnen bewegen onder deze omstandigheden.

Mika beschrijft hiertoe de mobiliteit van grote, middelgrote en kleine moleculen in het celplasma van de bacterieEscherichia colionder verschillende omstandigheden. Door de bacteriecellen bloot te stellen aan een osmotische verhoging van het milieu was het mogelijk de opeenhoping van moleculen in het celplasma te vergroten. Wanneer bijvoorbeeld de zoutconcentratie in het externe milieu toeneemt, zullen de cellen water verliezen - net als planten die te lang geen water hebben gekregen. Het gevolg hiervan is dat de moleculen in het cytoplasma dichter opeengepakt worden, wat resulteert in een afname van hun diffusiesnelheid.

Een belangrijke waarneming van Mika is nu dat de opeenhoping van macromoleculen in het celplasma een veel groter effect heeft op de diffusie van grote moleculen (eiwitten) dan op kleine moleculen (voedingsstoffen). Vanwege hun beperkte grootte is het erg moeilijk om bacteriële cellen te bestuderen met conventionele licht (en fluorescentie)-microscopie. Mika heeft daarom een opwindende nieuwe methode toegepast, PALM genoemd, waarmee hij bacteriële cellen met verhoogde resolutie heeft kunnen waarnemen. Op deze manier is het mogelijk om details in de interne celstructuur te onderscheiden met een grootte van slechts 10 nm. Dit is een enorme verbetering ten opzichte van conventionele lichtmicroscopie waar de limiet voor het onderscheiden van moleculen ligt bij ongeveer 250 nm.

Jacek Mika (Polen, 1983) studeerde biomoleculaire wetenschappen aan de Rijksuniversiteit Groningen, waar hij zijn promotieonderzoek uitvoerde bij de Membrane Enzymology groep, afdeling Biochemistry, onderzoeksschool Groningen Biomelecular Sciences and Biotechnology (GBB). Als onderdeel van het Europese project SysMo werd zijn onderzoek betaald via het BBSRC KosmoBac programme. Daarnaast werd het gefinancierd door NWO (TOP Grant) en door het Zernike Institute of Advanced Materials van de RUG. Hij werkt nu als postdoc-onderzoeker aan de Katholieke Universiteit Leuven in België.