Tracking of intracellular calcium signals for segregation of single-cells
Tek hücre kümelenmesinde intersellüler kalsiyum sinyallerinin takibi
- Tez No: 418847
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. HALİL BAYRAKTAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyofizik, Biophysics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 53
Özet
Metabolik değişimlerin tek hücre düzeyindeki çözünürlüğün ölçülmesi, hücreler arasındaki sinyal oluşumu çeşitliliğinin anlaşılmasında büyük rol oynamaktadır. Kalsiyum sinyallerinin, çekirdekli hücrelerde oluşan bir çok esas metabolik olayda yer alması yaygın bir mekanizmadır. Bu sinyallerin salınımı ve dalgalanması epithel hücrelerdeki ve sinir hücrelerindeki bilgi aktarımı için temel bir olaydır ya da eğer dışarıdan uygulanan zehirli maddeler bahsedilen kalsiyum sinyalinin salınımını ve dalgalanmanın frekansını ya da büyüklüğünü değiştirirlerse ciddi şekilde hücre işlevini etkiler. Zaman odaklı çözünürlüğün tek bir hücrede gözlenmesi, anlık değişimlerin gözlemlenebildiği çözünürlükte sinyalleri sınıflandırmak icin kullanılan bilgisayar programlarının eksikliği ve bu tür değişimlerin takibindeki eksiklikler yüzünden çalışılması zor konular arasındadır. Hücrelerin metabolik aktivitesindeki gözlenmesi zor değişimleri ve hücrelerin mikro-çevrelerindeki değişimler sebebiyle oluşan gürültüleri bir takım anormal sinyal oluşumlarına sebep olmaktadır. Artık hücrelerin farklı metabolik aktiviteleri analiz teknolojisindeki gelişmelerle birbirinden ayırt edilebilir hala gelmiştir. Hücre dışındaki kalsiyum sinyallerinin iletimi detaylı olarak çalışılmasına rağmen,tek hücre düzeyindeki iletişim hala açıklanamamış bir konudur. Toplu ölçümlerin tek hücre düzeyindeki aktiviteleri gösteren sinyalleri örtmesinden ötürü, hücre dinamiklerinin anlık değişimlerin gözlemlenebildiği çözünürlüğü sağlayacak olan yeni tekniklere ihityac duyulmaktadır. Bu tezde kalsiyum sinyallerinin tek hücre düzeyinde gözlemlenmesi için geliştirilmiş bilgisayar ve deneysel tekniklere odaklanıldı. Aynı zamanda heterojen sinyal oluşumlarını statistiksel olarak açıklayan bir teknik geliştirildi. Bu tezde, kalsiyum sinyallerinin kullanımı açıklandı ve kalsiyum sıralamasına karar vermek için temel bileşenler analizi kullanıldı. Hücre durumunu tespit etmek için hücre morfolojisi ve boyama teknikleri geçerli olsa da, metabolik sinyallerin tek hücre düzeyinde ölçülmesi hücresel değişimleri daha doğru betimler, sonuç olarak sinir hücreleri gibi tek hücre düzeyde bir çok farklı işlev yürüten çok önemli yerlerde hızlı ve güvenilir bir metod geliştirilir.
Özet (Çeviri)
The modulation of calcium concentration and rate of elimination in the cytoplasma is a crucial intracellular mechanism that control different cellular process, including gene expression, proliferation, differentiation and energy metabolism. Spikes, waves and continuous oscillation deliver information throughout the cell by frequency and amplitude changes or may adversely affect other functions if modes are altered by external stimuli. Despite the detailed studies and an insight into the mechanism of calcium elevation, elucidating temporal patterning of signals, small number of dynamic imaging and intrinsic noise remain elusive and limits the development of reliable models. Measuring the metabolic changes at single-cell resolution plays a key role to understand the heterogeneous signal propagation in tissues. Hovewer, ensemble measurements mask the activity of single-cells; fast tracking methods are needed to resolve the dynamics at spatiotemporal resolution. Single-cell studies of calcium signaling and tracing can also decipher its association with downstream events. In this thesis, we have used calcium tracking methods to monitor real-time changes, and used statistical methods to elucidate the heterogenous signal formation. Genetically encoded reporters derived from permutated GFP were expressed in different cells and used as a probe to measure calcium waves mediated by various hydroxytrytamine compunds. To determine rare cells, calcium traces from single-cells was analyzed by a linear transformation. The coefficients of principal components with largest eigenvalues were used to replot single-cell with new orthonormal coordinates. We have determined that cells were segregated differently based on initial rate and magnitude of calcium changes, therefore isolated rare and unresponsive cells. After preprocessing, single-cells were selectively sorted by various clustering methods. We found that calcium signal modulated by serotonin and histamine can be divided into two states depending on falling and raising patterns and the length of oscillation. The coefficients were also tested to determine the state of signals that had various signal-to-noise ratios. Our study suggests that dynamic measurements of calcim signaling and fast segregation can be used to cluster calcium patterns at single-cell level. We envisioned that quantitative imaging can reveal spatiotemporal dynamics of metabolic states, therefore establish an alternative method to study calcium signal in single-cells.
Benzer Tezler
- Memeli kültür hücrelerinde hücre içi kalsiyum sinyalinde görev alan elemanların entegre bir sistem olarak incelenmesi
Examination of cooperation of the elements taking part in intracellular calcium signaling as an integrated system in mammalian culture cells
EROL ÖZGÜR
- Surface enhanced raman scattering based endosomal tracking of gold nanoparticles
Altın nanoparçacıkların yüzeyde zenginleştirilmiş raman saçılmasına dayalı endositozunun takibi
DENİZ YILMAZ
Doktora
İngilizce
2021
BiyoteknolojiYeditepe ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÇULHA
- The development of genetically encoded imaging methods to study redox state and maturation of cytochrome C protein
Cytochrome Cproteininin redoks durumu ve maturasyonunu çalışmak için genetik olarak kodlanabilen görüntüleme metotlarının geliştirilmesi
SELEN MANİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
BiyofizikKoç ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALİL BAYRAKTAR
- Physicochemical characteristics of silicananoparticles tailored for nanomedicine
Başlık çevirisi yok
DİDEM ŞEN KARAMAN
- Site directed mutations of one of the plant pathogen effector gene for functional analysis
İşlevsel analiz için bitki pataojen efektör geninde yönlendirilmiş nokta mutasyonu
ZEMRAN MUSTAFA
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
BiyokimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyokimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHİNUR AKKAYA
