Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-842
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.authorBaumgärtner, Stephan
dc.date.accessioned2017-05-23T09:15:26Z
dc.date.available2017-05-23T11:15:26Z
dc.date.issued2017
dc.identifier.urihttps://openscience.ub.uni-mainz.de/handle/20.500.12030/844-
dc.description.abstractHeterogeneous gene expression responses to external cues are essential for cellular decision making and environmental adaptation. Heterogeneity arises at each gene from random switching between transcriptionally active and inactive intervals, causing transcriptional bursting. Furthermore, the internal state of the cell influences gene expression leading to cell-to-cell variability in transcript copy numbers. We investigated how external stimuli interplay with the cellular state to modulate the kinetics of bursting. 
To this end, we use reporter cell lines carrying multimerised PP7 RNA stem loops into the genome of estrogen sensitive MCF-7 breast cancer cells allowing to image transcription in single cells over time and under various experimental conditions. Utilizing a likelihood free bayesian algorithm we fitted stochastic models of varying complexity to transcription time course data. We found that small models stochastically switching between active and inactive states of transcription are sufficient to explain our experimental data. Moreover, the estrogen stimulus modulates the frequency of transcriptional bursting. Our model fitting indicated that the cellular state globally affects transcriptional dynamics by altering initiation and elongation kinetics. 
Taken together, we propose a quantitative framework to characterize intrinsic and extrinsic variability of stimulus dependent gene transcription in single cells.en_GB
dc.description.abstractHeterogene Genexpression als Reaktion auf externe Stimuli ist essentiell zur zellulären Entscheidungsfindung und zur Anpassung an neue Umweltbedingungen. Heterogenität entsteht für jedes Gen durch zufälliges Schalten zwischen transkriptionall aktiven und inaktiven Zuständen und führt zu Transkriptionsausbrüchen (Bursts). Zusätzlich beeinflusst der interne Zustand einer Zelle das Expressionsniveau und führt zu Zell-zu-Zellvariabilität in der Anzahl der Transkripte. Diese Arbeit untersucht, wie externe Stimuli mit dem internen Zustand der Zelle wechselwirken um die transkriptionelle Kinetik zu modulieren. 
Ein fluoreszenter PP7 RNA Reporter, integriert in das Genom von oestrogensensitiven MCF-7 Brustkrebszellen. erlaubt eine zeitaufgelöste Beobachtung der transkriptionellen Aktivitaet in einzelnen Zellen unter verschiedenen experimentellen Bedingungen. Mittels eines likelihoodfreien Bayes’schen Algorithmus wurden stochastische Modelle unterschiedlicher Komplexität an Zeitreihenmessungen angepasst. Wir fanden, dass einfache Modelle, die stochastisch zwischen wenigen aktiven und inaktiven Zuständen schalten, die experimentellen Daten erklären können und dass das Transkriptionslevel über den Oestrogenstimulus durch eine Frequenzmodulation der transkriptionellen Bursts kontrolliert wird. Darüber hinaus zeigt das Modellfitten, dass der zelluläre Zustand die transkriptionelle Dynamik global beeinflusst durch heterogene Transkriptionsinitiation und Elongation. 
Dieser quantitative und interdisziplinäre Ansatz erlaubt es in dieser Arbeit einen quantitativen Rahmen vorzuschlagen, um die intrinsische und extrinsische Heterogenität von stimulusinduzierter Gentranskription in einzelnen Zellen zu beschreiben.de_DE
dc.language.isoeng
dc.rightsInCopyrightde_DE
dc.rights.urihttps://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
dc.subject.ddc530 Physikde_DE
dc.subject.ddc530 Physicsen_GB
dc.titleExperimental and theoretical investigation of estrogen dependent transcription in single cellsen_GB
dc.typeDissertationde_DE
dc.identifier.urnurn:nbn:de:hebis:77-diss-1000013209
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.25358/openscience-842-
jgu.type.dinitypedoctoralThesis
jgu.type.versionOriginal worken_GB
jgu.type.resourceText
jgu.description.extentix, 142 Seiten
jgu.organisation.departmentExterne Einrichtungen-
jgu.organisation.year2017
jgu.organisation.number0000-
jgu.organisation.nameJohannes Gutenberg-Universität Mainz-
jgu.rights.accessrightsopenAccess-
jgu.organisation.placeMainz-
jgu.subject.ddccode530
opus.date.accessioned2017-05-23T09:15:26Z
opus.date.modified2018-08-10T09:43:17Z
opus.date.available2017-05-23T11:15:26
opus.subject.dfgcode00-000
opus.organisation.stringExterne Einrichtungen: Institut für Molekulare Biologie gGmbH (IMB)de_DE
opus.identifier.opusid100001320
opus.institute.number5050
opus.metadataonlyfalse
opus.type.contenttypeDissertationde_DE
opus.type.contenttypeDissertationen_GB
jgu.organisation.rorhttps://ror.org/023b0x485
Appears in collections:JGU-Publikationen

Files in This Item:
  File Description SizeFormat
Thumbnail
100001320.pdf43.08 MBAdobe PDFView/Open