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dc.contributor.advisor Jakobs, Stefan Prof. Dr.
dc.contributor.author Stagge, Franziska
dc.date.accessioned 2015-01-15T10:00:42Z
dc.date.available 2015-04-15T22:50:05Z
dc.date.issued 2015-01-15
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0015-A37F-2
dc.description.abstract Mitochondrien sind essentielle Organellen eukaryotischer Zellen. Sie erfüllen eine Vielzahl wichtiger Funktionen in den Zellen: neben ihrer herausragenden Bedeutung für die Energieproduktion haben sie eine zentrale Rolle im Stoffwechsel, der Ionenhomöostase, sowie beim Zelltod. Weiterhin sind Mitochondrien hochdynamische Organellen. Die Erscheinung des mitochondrialen Netzwerks wird durch die Vorgänge der Fusion und Teilung kontinuierlich verändert. Eine morphologische oder funktionale Heterogenität dieser Organellen wurde bereits in verschiedenen Zelltypen und innerhalb einzelner Zellen beobachtet. Über die Bedeutung dieser Beobachtungen gibt es jedoch nur Vermutungen. Es wird angenommen, dass sie die Folgen eines mitochondrialen Anpassungsmechanismus an unterschiedliche metabolische Anforderungen darstellen. Bislang ist wenig darüber bekannt, ob mitochondriale Proteine auch eine heterogene intrazelluläre Verteilung aufweisen. Um Informationen über die Lokalisation mitochondrialer Proteine zu erhalten, wird unter anderem die Fluoreszenzmikroskopie eingesetzt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden sowohl Konfokal- als auch beugungsunbegrenzte STED-Mikroskopie in Kombination mit mathematischen Auswertealgorithmen verwendet, um mitochondriale Proteinverteilungen quantitativ innerhalb einzelner Säugerzellen zu analysieren. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass eine Vielzahl mitochondrialer Proteine, welche in verschiedenen mitochondrialen Subkompartimenten lokalisieren und unterschiedliche Funktionen erfüllen, eine heterogene Dichteverteilung in Form eines Gradienten, mit einer höheren Proteindichte in Zellkernnähe, innerhalb einzelner Zellen aufweist. Diese Gradientenverteilung ist zudem bereits direkt nach der Zellteilung in beiden Tochterzellen zu beobachten. Des Weiteren wurde gezeigt, dass die Hyperelongation von Mitochondrien eine Verringerung des Ausmaßes der Gradientenverteilung von Tom20 bewirkt. Außerdem wurde im Rahmen dieser Arbeit gezeigt, dass in Zellen, in denen die Mikrotubuli depolymerisiert vorliegen, das Ausmaß der intrazellulären Tom20-Gradientenverteilung deutlich verringert ist. Diese Beobachtung legt die Vermutung nahe, dass der Vorgang des mitochondrialen Transports einen entscheidenden Einfluss auf die heterogene Verteilung mitochondrialer Proteine hat. Somit wurde durch diese Arbeit das Verständnis der intrazellulären Heterogenität mitochondrialer Proteinverteilungen entscheidend verbessert. Durch die erhaltenen Ergebnisse kann festgestellt werden, dass viele mitochondriale Proteine eine heterogene Verteilung in Form eines intrazellulären Dichtegradienten aufweisen, die durch Vorgänge der mitochondrialen Dynamik (Teilung, Bewegung) kontrolliert wird. de
dc.language.iso deu de
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
dc.subject.ddc 570 de
dc.title Untersuchung der Heterogenität submitochondrialer Proteinverteilungen mit hochauflösender Mikroskopie de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated Analysis of the Heterogeneity of submitochondrial Proteindistributions with high resolution Microscopy de
dc.contributor.referee Wodarz, Andreas Prof. Dr.
dc.date.examination 2014-10-15
dc.description.abstracteng Mitochondria are essential organelles of eukaryotic cells. They fulfill a multitude of fundamental tasks: besides their outstanding significance for energy production they possess a central role in metabolism, ion homeostasis as well as cell death. Furthermore, mitochondria are highly dynamic organelles. The processes of fusion and fission continuously change the overall appearance of the mitochondrial network. A morphological and functional heterogeneity of these organelles has previously been observed between different cell types and even within single cells, although the meaning of this observation is still under debate. It has been suggested that mitochondrial heterogeneity is the result of an adaptation mechanism to meet different metabolic demands. So far little is known about the heterogeneous intracellular distribution of mitochondrial proteins. Fluorescence microscopy is a common technique used to gain information on the localization of mitochondrial proteins. In this dissertation both confocal and superresolution microscopy combined with image-analysis algorithms have been applied to quantitatively analyze mitochondrial protein distributions within single mammalian cells. In this thesis it was shown that the abundance of numerous mitochondrial proteins, which vary in both their submitochondrial localization and function, is heterogeneous across single cells and shows a gradient distribution with a higher protein abundance in mitochondria close to the nucleus. This heterogeneous distribution can be observed in both daughter cells directly after cell division. In addition, it could be demonstrated that excessive mitochondrial elongation significantly reduces the extent of the intracellular gradient distribution of the mitochondrial protein Tom20. Moreover, it was shown in this thesis that in cells with a disrupted microtubule network the extent of the intracellular gradient distribution of the mitochondrial protein Tom20 was significantly diminished. This observation indicates that mitochondrial transport plays a crucial role in the heterogeneous distribution of mitochondrial proteins. In conclusion, this thesis substantially improves the understanding of the intracellular heterogeneity of mitochondrial protein distributions. Based on the obtained results one can conclude that the abundance of many mitochondrial proteins forms an intracellular gradient, which is controlled by events of mitochondrial dynamics (fission and movement). de
dc.contributor.coReferee Jakobs, Stefan Prof. Dr.
dc.subject.ger Mitochondrien de
dc.subject.ger Heterogenität de
dc.subject.ger STED Mikroskopie de
dc.subject.eng Mitochondria de
dc.subject.eng Heterogeneity de
dc.subject.eng STED microscopy de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0015-A37F-2-7
dc.affiliation.institute Biologische Fakultät für Biologie und Psychologie de
dc.subject.gokfull Biologie (PPN619462639) de
dc.description.embargoed 2015-04-15
dc.identifier.ppn 815541716

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