Directional sensing and chemotaxis in eukaryotic cells - a quantitative study

Amselem, Gabriel

dc.contributor.advisor	Bodenschatz, Eberhard Prof. Dr.	de
dc.contributor.author	Amselem, Gabriel	de
dc.date.accessioned	2011-09-22T15:32:28Z	de
dc.date.accessioned	2013-01-18T13:44:05Z	de
dc.date.available	2013-01-30T23:51:15Z	de
dc.date.issued	2011-09-22	de
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B533-8	de
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2971
dc.description.abstract	Wir untersuchen die Mechanismen eukaryotischer Chemotaxis am Beispiel des Modelorganismus Dictyostelium discoideum. Zunächst stellen wir ein theoretisches Modell für Directional Sensing vor, das auf einer Kopplung zwischen einem Aktivator-Inhibitor Mechanismus (lokale Aktivierung/globale Inhibierung) und bistabilen Reaktionskinetiken basiert. Der Übergang zwischen den beiden stabilen Zuständen wird dabei durch intrazelluläres Rauschen getrieben. Desweiteren werden verschiedene Modelle für Directional Sensing mit Experimenten verglichen. Dazu setzen wir einzelne D. discoideum Zellen Gradienten und gleichförmigen Konzentrationen des Chemoattraktants cAMP aus und verfolgen gleichzeitig die intrazelluläre Dynamik des Directional Sensing mit Hilfe des Markers PHCRAC-GFP. Gradienten von cAMP werden dabei mit einer Kombination von Photo-uncaging und Mikrofluidik erzeugt. Im letzten Teil der Arbeit korrelieren wir die chemotaktische Motilität von D. discoideum in linearen cAMP-Gradienten mit dem Signal-Rausch-Verhältnis aktivierter sekundärer Botenstoffe. Zur genaueren Charakterisierung chemotaktischer Motilität benutzen wir hier eine Langevin-Gleichung, deren Parameter aus den experimentellen Daten bestimmt werden und mit deren Hilfe chemotaktische Zellbewegung modelliert werden kann.	de
dc.format.mimetype	application/pdf	de
dc.language.iso	eng	de
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/	de
dc.title	Directional sensing and chemotaxis in eukaryotic cells - a quantitative study	de
dc.type	doctoralThesis	de
dc.title.translated	Directional Sensing und Chemotaxis eukaryotischer Zellen - eine quantitative Studie	de
dc.contributor.referee	Kree, Reiner Prof. Dr.	de
dc.date.examination	2010-10-13	de
dc.subject.dnb	530 Physik	de
dc.description.abstracteng	We investigate the mechanisms behind eukaryotic chemotaxis using the model organism Dictyostelium discoideum. We propose a theoretical model of directional sensing based on a local excitation/global inhibition mechanism, coupled to bistable chemical kinetics. The transition between the two stable states is driven by intracellular noise. Models of directional sensing are then tested experimentally by exposing individual D. discoideum to gradients and uniform concentrations of the chemoattractant cAMP, while monitoring the intracellular dynamics of PHCRAC-GFP, a marker of directional sensing. The gradients of cAMP are produced using a combination of photo-uncaging and microfluidics. In the last part of this work, the chemotactic motility of D. discoideum in linear profiles of cAMP is correlated with the signal to noise ratio of activated intracellular second messengers. For a better characterization of the chemotactic motility of wild-type and mutants cells, we use a Langevin equation whose parameters are retrieved from the experimental data to model chemotactic cell motion.	de
dc.contributor.coReferee	Jürgen, Vollmer Prof. Dr.	de
dc.contributor.thirdReferee	Parlitz, Ulrich Prof. Dr.	de
dc.subject.topic	Physics	de
dc.subject.ger	Dictyostelium discoideum	de
dc.subject.ger	Chemotaxis	de
dc.subject.ger	Directional Sensing	de
dc.subject.ger	PH-domain	de
dc.subject.ger	Bistabile Reaktionskinetik	de
dc.subject.ger	Langevin-Gleichung	de
dc.subject.ger	Signal-Rausch-Verhältnis	de
dc.subject.eng	Dictyostelium discoideum	de
dc.subject.eng	chemotaxis	de
dc.subject.eng	directional sensing	de
dc.subject.eng	PH-domain	de
dc.subject.eng	bistable kinetics	de
dc.subject.eng	Langevin equation	de
dc.subject.eng	signal to noise ratio	de
dc.subject.bk	42.12	de
dc.identifier.urn	urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-3150-2	de
dc.identifier.purl	webdoc-3150	de
dc.affiliation.institute	Fakultät für Physik	de
dc.subject.gokfull	WC 000: Biophysik	de
dc.identifier.ppn	680313001	de

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Fakultät für Physik (inkl. GAUSS) [926]

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