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Light Microscopic Precise Measurements of Genome Structure during Tumorigenesis in Transgenic Mice

Jiang, Wei

German Title: Lichtmikroskopische genaue Messungen von Genom-Struktur während der Tumorentstehung bei transgenen Mäusen

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Abstract

The higher order and spatial organisation of the genome is closely related to gene’s transcriptional activity. With the numerous results reported in this area, little is known about the precise information of specific chromatin structure, especially the dynamic during physiological changes and tumorigenesis, in the well-preserved tissue sections. In this work, thin tissue cryosections (about 200 nm in thickness) from the mammary gland of transgenic mice were used to study the genome organisation during the tumorigenesis process. Stereological methods were used to estimate the three-dimensional genome structure from the two-dimensional nuclear profiles. It was found that the whole genome-wide chromatin condensation state varies significantly during the tumorigenesis process. The existence of the extremely large as well as the highly condensed nuclei in the mammary tumor cryosections indicates the unique situation of malignancy. The relative volume fraction of chromosome 11 in the nucleus becomes smaller in the tumorigenesis process, while the nuclear radial position of the chromosome stays the same in this process. The central position of chromosome 11 is in good agreement with the gene density related chromosome radial positioning theory. Besides, some preliminary studies regarding the nuclear position and the condensation state of the viral oncogene SV40Tag have been demonstrated. In conclusion, this work presents the first effort to investigate genome organisation during the tumorigenesis process combining fluorescent in situ hybridisation and tissue cryosections. The parameters of specific genome structure measured in this work are the most precise values one can get from tissue sections so far.

Translation of abstract (German)

Die höhere Ordnung und die räumliche Organisation des Genoms steht eng mit der Transkriptions-Aktivität des Gens in Zusammenhang. Trotz der zahlreichen Ergebnissen in diesem Bereich gibt es wenige genaue Informationen über die spezifische Chromatin-Struktur und insbesondere über die Dynamik dieser Struktur während der physiologischen Veränderungen und Tumorentstehung in gut erhaltenen Gewebeschnitten. In dieser Arbeit wurden dünne Gewebe-Kryoschnitte (ca. 200 nm Dicke) von Brustdrüsen transgener Mäuse verwendet, um die Genom-Organisation während der Tumorentstehung zu studieren. Stereologische Methoden wurden eingesetzt, um die dreidimensionale Genom-Struktur aus den zweidimensionalen nuklearen Profilen zu schätzen. Es wurde festgestellt, dass die Chromatinkondensation des gesamten Genoms erheblich während der Tumorentstehung variiert. Die Existenz der extrem großen und der stark verdichteten Kernen in den mammakarzinomalen Kryoschnitten zeigt den Status der Bösartigkeit an. Der relative Volumenanteil von Chromosom 11 im Kern wird kleiner in der Tumorentstehung, obwohl die nukleare radiale Position des Chromosoms in diesem Prozess gleich bleibt. Die zentrale Position des Chromosoms 11 ist in guter Übereinstimmung mit der Theorie zur Gendichte bezogenen chromosomalen radialen Positionierung. Außerdem wurden einige vorbereitende Studien über die nukleare Position und den Zustand der Kondensation des viralen Onkogens SV40Tag demonstriert. Diese Arbeit stellt einen ersten Beitrag dar, um die Genom-Organisation während der Tumorentstehung zu untersuchen mit einer Kombination aus Fluoreszenz in situ Hybridisierung und der Verwendung von Gewebe-Kryoschnitten. Die in dieser Arbeit gemessenen Parameter der spezifischen Genom-Struktur sind die genauesten Werte, die bisher aus Untersuchungen von Gewebeschnitten erhalten wurden.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Cremer, Prof. Dr. Christoph
Date of thesis defense: 1. February 2010
Date Deposited: 22. Feb 2010 11:17
Date: 2010
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 570 Life sciences
Uncontrolled Keywords: Lichtmikroskopie , Genom-Struktur , Gewebe-Kryoschnitten , Tumorentstehung , transgene Mauslight microscopy , genome structure , tissue cryosections , tumorigenesis , transgenic mouse
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