Quantifizierung der dreidimensionalen Mikroarchitektur von Genomelementen nach spezifischer Fluoreszenzmarkierung in fixierten und vitalen Zellen

Die Erforschung der Chromatinstruktur in Interphasezellkernen basiert im Wesentlichen auf der in situ Hybridisierung von fluoreszenzmarkierten Sonden (=FISH), lichtoptischen Mikroskopieverfahren und digitaler Bildanalyse. Für die Quantifizierung der Bildinformation wurden neue effiziente Algorithmen entwickelt und anschließend auf verschiedene biologische Systeme angewendet. Zur quantitativen Analyse der Topologie und Morphologie von spezifisch fluoreszenzmarkierten Chromatinregionen wurde ein Softwarepaket entwickelt, welches folgende Parameter mißt: absolute und relative Positionen, normierte und absolute Distanzen, Schwerpunktswinkel von Chromatinregionen und die Minkowskifunktionale von Chromosomenterritorien. Die Anpassung eines Ellipsoidmodells an Zellkerne wurde mittels Lagranger Optimierung realisiert. Zusätzlich wurde ein Algorithmus entwickelt, welcher das Kugel-, Ellipsoidvolumen und die Kompaktierung von markierten Genen anhand der Halbwertsbreiten einer an die Intensitätsverteilung angepaßten zweidimensionalen Gaußverteilung bestimmt. Das Softwarepaket wurde an den Chromosomenterritorien 18 und 19 in Fibroblastenzellkernen getestet. Die Anwendung auf Zellkerne des Cervix-Gewebes erlaubte es erstmals ein vollständiges topologisches Modell des Chromosomenterritoriums 18 und des BCL2 Gens mit der Differenzierung und Expression zu verknüpfen. Das Kugel-, Ellipsoidvolumen und die Kompaktierung des SNRPN Gens wurden abgeschätzt. Es konnte aufgezeigt werden, dass herkömmliche Meßmethoden unzureichend sind, daß aber auch FISH-Artefakte das Ergebnis beeinussen können. Daher wurde eine neue Methode zur vitalen kombinatorischen Oligonukleotid-FISH (=vCF) eingeführt. Während bei allen Standard-FISH Methoden destruktive Veränderungen der Chromatinstruktur auftreten können, ermöglicht die vCF eine schonende in situ Hybridisierung in lebenden T-Lymphozyten.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Heidelberg

Year

2006

Author dc:creator

• Stein, Stefan

Contributors dc:contributor

• Cremer, Christoph

Repository record source_url

http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/6922

OAI identifier oai:identifier

oai:archiv.ub.uni-heidelberg.de:6922