Zellteilung
Lutkenhaus untersuchte am Modellorganismus "E. coli" die Genetik der bakteriellen Zellteilung und entdeckte das Gen für "FtsZ" als zentrales Element der Zellteilung. Lutkenhaus konnte zeigen, dass "FtsZ" die Rate der Zellteilung beschränkt und Zielmolekül verschiedener Inhibitoren der Zellteilung ist. Gemeinsam mit Erfei Bi veröffentlichte er in Nature in einer wegweisenden Arbeit, dass "FtsZ" als Ring an der Stelle der zukünftigen Zellteilung lokalisiert ist, womit erstmals gezeigt werden konnte, dass auch bei Bakterien intrazelluläre Proteine für einen bestimmten Zweck an einer bestimmten Stelle vorkommen. Dies führte zur Entdeckung von Proteinen des Zytoskeletts, die bis dahin als den Eukaryoten vorbehalten galten.