209603 Mastermodul 3 "Visualisierung zellulärer Strukturen und Dynamik" (V+Pr) (WiSe 2025/2026)

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

Im laborpraktischen Teil werden fluoreszente Proteine genutzt um (i) die Lokalisation von Proteinen zu bestimmen und um (ii) die Aktivität von Promotoren qualitativ zu untersuchen. Hinsichtlich der Lokalisation soll die Organisation der eukaryotischen Zelle untersucht werden, um zu verstehen, wie Proteine ihren zellulären Ort erreichen. Hinsichtlich der Promotoraktivität sollen die ersten Schritte mit dem ultimativen Ziel einer quantitativen Analyse unternommen werden.

Im theoretischen Teil werden die Grundlagen der Datenverarbeitung in der frei verfügbaren Programmiersprache R und darauf aufbauend die Analyse der Lokalisation von Proteinen, die quantitative Analyse von Proteom und RNA-seq Daten und eventuell auch 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.

Bibliography

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.