209603 Mastermodul 3 "Visualisierung zellulärer Strukturen und Dynamik" (V+Pr) (WiSe 2023/2024)

In diesem Modul sollen praktische und theoretische Kenntnisse zur Organisation und Differenzierung eukaryotischer Zellen und ihrer Komponenten vermittelt werden.

Im praktischen Teil sollen Komponenten der Bildung von RNA-Granula als regulatorisches Instrument der zellulären Umprogrammierung analysiert werden. Anhand dieses Beispiels wird mit fluoreszenzspektroskopischen Methoden die Dynamik der Granula-Bildung in lebenden Zellen und in vitro anhand von rekombinanten Proteinen untersucht, um die Bedeutung komplementärer in vitro und in vivo-Ansätze für das Verständnis von zellulären Prozessen zu verdeutlichen. Zudem werden die Konformationsdynamik und Interaktion beteiligter Proteine und die zugrunde liegenden molekularen Eigenschaften und Motive adressiert.

Im theoretischen Teil werden die Grundlagen der Datenverarbeitung in der frei verfügbaren Programmiersprache R und darauf aufbauend die Analyse von Bindungsphänomenen und von regulatorischen Netzwerken vermittelt. Mit Hilfe der „open source“ Software Entwicklungsplattform RStudio, welche einen Editor und Debugger sowie Visualisierungsmöglichkeiten enthält, können Programmbausteine zur Analyse großer Datensätze schnell erfasst und angewandt werden. Das tidyverse software Paket und ggplot2 sind vielseitig einsetzbar. Lineare und nicht-lineare Regression erlauben die Analyse von Bindungsphänomenen und Enzymkinetiken. Regulatorische Netzwerke werden mit Hilfe von Datenreduktionsmethoden wie Hauptkomponentenanalysen (PCA), von Korrelationsmethoden wie Clustering und mit Hilfe von „supervised machine learning“ Algorithmen untersucht.

Literaturangaben

Kleinig, Sitte: Zellbiologie, Fischer-Verlag; Krstic: Ultrastruktur der Säugetierzelle, Springer-Verlag, 1976; Robinson et al.: Präparationsmethodik in der Elektronenmikroskopie, Springer-Verlag, 1985; Ude, Koch: Die Zelle, Fischer-Verlag, 1994.