TY  - GEN
Y1  - 2007///
AV  - public
A1  - Queisser, Gillian
UR  - https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/8571/
TI  - The Influence of the Morphology of Nuclei from Hippocampal Neurons on Signal Processing in Nuclei
ID  - heidok8571
N2  - Kalziumsignale in Neuronen sind ein zentraler Regulator für Genexpression und spielen bei der Gedächtnisformation, dem Lernen und dem Überleben einer Zelle eine wesentliche Rolle. Ein bedeutender Kommunikationsweg zwischen Synapse und Zellkern basiert auf dem Transport von Kalziumionen, von synaptischen oder extra-synaptischen NMDA Rezeptoren zum Kern, wo diese den Transkriptionsfaktor CREB aktivieren.  Am IZN (Heidelberg) neu entdeckte Mechanismen sind verantwortlich für Zellkernplastizität. Die Morphologie von Zellkernen unterläuft zeitliche Veränderungen, die von Änderungen der zellulären Kalziumkonzentration durch NMDA Rezeptoren reguliert werden. Es besteht die Möglichkeit, dass die Kernmorphologie den Kommunikationsweg zwischen Synapse und Kern beein?usst.  Diese Arbeit präsentiert einen neu entwickelten Trägheitsbasierten Bild?lter, der es uns ermöglicht die Zellkerngeometrie von Neuronen aus dem Hippocampus aus konfokalen Mikroskopiedaten zu rekonstruieren. Eine Datenbank von rekonstruierten Zellkernen zeigt, dass diese Zellkerne tiefe Einfaltungen der Kernhülle aufweisen, welche die Kernober?äche vergrößern, Di?usionsstrecken für Kalziumionen im Kern minimieren und strukturelle Micro-Domänen im Kern bilden. Um die Funktion dieser komplexen Kernstrukturen mathematisch zu untersuchen wurde ein dreidimensionales Modell zur Beschreibung der Kalziumsignalverarbeitung in Zellkernen entwickelt, basierend auf den rekonstruierten Kerngeometrien. Dieses Modell wurde vollständig in die Simulationsumgebung UG implementiert, welche Mehrgitter-Löser für die Modellgleichungen zur Verfügung stellt. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die Morphologie der Zellkerne in der Tat die in den Kern eindringenden Kalziumsignale beein?usst. Einfaltungen der Kernmembran verringern  Di?usionsstrecken, wodurch Kalziumionen entferntere Stellen im Kern schneller erreichen können. Zudem weisen eingefaltete Kerne höhere Aktivität auf und sind besser in der Lage hochfrequente Signale aufzulösen. Zusätzlich zu dem dreidimensionalen Modell der Kalziumsignalverarbeitung wurde  eine Methode zur Schätzung des Di?usionskoe?zienten von Kernkalzium entwickelt. Diese Methode verwendet Techniken der numerischen Optimierung zusammen mit experimentellen Daten, welche aus laserunterstützen Kalzium-uncaging Experimenten stammen. Diese datenunterstützten Simulationen beschreiben Kernkalzium in einem gepu?erten Zustand, der von einem aktiven Di?usionskoe?zienten von ca. 36 µm2 /s beschrieben werden kann. 
KW  - Zellkern 
KW  -  Modellierung 
KW  -  Neuronen 
KW  -  Signalverarbeitung 
KW  -  KalziumNucleus 
KW  -  modeling 
KW  -  neurons 
KW  -  signal processing 
KW  -  calcium
ER  -