TY  - GEN
AV  - public
ID  - heidok5931
Y1  - 2005///
UR  - https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/5931/
KW  - Xist 
KW  -  X-Inaktivierung 
KW  -  Partikelverfolgung 
KW  -  konfokale Mikroskopie 
KW  -  somatische ZellenX-inactivation 
KW  -  particle tracking 
KW  -  registration 
KW  -  segmentation 
KW  -  X inactivation center (XIC)
A1  - Bacher, Christian Peter
TI  - Computational imaging of dynamic nuclear processes in living somatic and germ line cells
N2  - Lichtmikroskopische Techniken können benutzt werden, um den Einfluss der räumlichen und zeitlichen Organisation von Chromatin und assoziierten nukleären Faktoren zu untersuchen. In der vorliegenden Arbeit möchte ich mit zwei biologischen Ansätzen die Bedeutung der quantitativen Extraktion von raum- und zeitabhängigen Parametern aus mikroskopischen Bildern untersuchen und deren Auswirkung auf den heutigen Wissensstand über die nukleäre Topologie zeigen. Zusätzlich soll die Software-Plattform Tikal, die ich zur Vereinfachung der quantitativen Analyse multidimensionaler mikroskopischer Bilder entwickelt habe, vorgestellt werden. Im ersten Projekt habe ich die räumliche Position und Verteilung des X-chromosomalen Inaktivierungszentrums (Xic) während der X-chromosomalen Inaktivierung in Zellkernen weiblicher und männlicher embryonaler Mausstammzellen (ES-Zellen) mittels dreidimensionaler (3D) Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH), sowie anhand von Lebendzellaufnahmen mittels Lac-Operator markierter Xic-Transgene untersucht. Tikal wurde zur Bildverarbeitung und zur quantitativen Bestimmung der Distanzen zwischen den Xic-Loci in weiblichen ES-Zellen, sowie zur Messung der Abstände der Xic-Signale zur nukleären Peripherie in weiblichen und männlichen ES-Zellen verwendet. In weiblichen ES- Zellen wies eine kleine Population von Zellen eine Kolokalisation der beiden Xic-Loci während der frühen Differenzierungsphase auf. Die funktionelle Bedeutung dieser Annäherung der Xic-Loci während der X-Inaktivierungsphase wird bestärkt durch ihr Fehlen in zwei ES-Zellmutanten, die Defizite in den X-chromosomalen Zähl- und Selektionsmechanismen aufweisen. Ausserdem konnte ich zeigen, dass der Xic-Lokus nahe der nukleären Membran lokalisiert ist. Diese periphere Lage ist am stärksten bei männlichen ES-Zellen während der frühen Differenzierung ausgeprägt. Eine solche räumliche Absonderung des Lokus könnte notwenig sein, um den aktiven Zustand des einzigen X-Chromosoms beizubehalten. Im zweiten Projekt habe ich die Dynamik der nukleären Organisation mit Hilfe von zwei inerten nukleären Körpern, GFP-NLS-vimentin-Partikeln und mikroinjizierten Polystyren-Kügelchen, untersucht. Um die Mobilität der Partikel in sich bewegenden Zellen und in Zellkernen, die ihre Form verändern, quantitativ verfolgen zu können, verwendete ich Tikal. So konnte ich aus Serien mikroskopischer Bilder lebender Zellen die relevanten Parameter mit Hilfe von Tracking Methoden (Verfolgung von einzelnen Objekten in Raum und Zeit) und Bewegungsanalysen extrahieren. Kinetische Analysen zeigten ein Überwiegen nukleärer Partikel mit eingeschränkten Diffusionseigenschaften. Aus den vorliegenden Ergebnissen lässt sich schliessen, dass Chromatindichte und Chromatinumbau auf molekularer Ebene die Beweglichkeit von Proteinbestandteilen innerhalb des Zellkernes direkt beeinflussen. In der vorliegenden Arbeit möchte ich zunächst die beiden biologischen Fragestellungen erklären und den aktuellen Wissensstand auf dem Gebiet der nukleären Architektur, X-chromosomalen Inaktivierung und Bildverarbeitung kurz darstellen. Anschliessend möchte ich die spezifischen Techniken der Bildverarbeitung, die ich zur Bearbeitung der mikroskopischen Aufnahmen verwendet habe, vorstellen. Zusätzlich sollen das Konzept und die Funktionen meiner Bildverarbeitungs-Software Tikal erläutert werden. Die dann folgenden Kapitel werden sich mit den beiden Projekten über die Analyse der Xic-Lokalisation in ES-Zellen und über die räumliche und zeitliche Verfolgung nukleärer Partikel beschäftigen.
ER  -