@phdthesis{daCruzGueerisoli2021,
  author    = {da Cruz G{\"u}erisoli, Irene Maria},
  title     = {Investigating the murine meiotic telomere complex TERB1-TERB2-MAJIN: spatial organization and evolutionary history},
  doi       = {10.25972/OPUS-21056},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-210562},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Einess der faszinierenden Merkmale der meiotischen Prophase I sind die hochkonservierten kr{\"a}ftigen Bewegungen homologer Chromosomen. Diese Bewegungen sind entscheidend f{\"u}r den Erfolg von Schl{\"u}sselereignissen wie die Ausrichtung, Paarung und Rekombination der homologen Chromosomen. Mehrere bisher untersuchte Organismen, darunter S{\"a}ugetiere, W{\"u}rmer, Hefen und Pflanzen, erreichen diese Bewegungen, indem sie die Chromosomenenden an spezialisierten Stellen in der Kernh{\"u}lle verankern. Diese Verankerung erfordert Telomer-Adapterproteine, die bisher in der Spalthefe und der Maus identifiziert wurden. Die meiosespezifischen Telomer-Adapterproteine der Maus, TERB1, TERB2 und MAJIN, sind an der Verankerung des ubiquit{\"a}ren Telomer-Shelterin-protein an den LINC-Komplex beteiligt, mit einem analogen Mechanismus, wie er die Spalthefe beschrieben wird. Obgleich die meiose-spezifischen TelomerAdapterproteine eine wesentliche Rolle spielen, ist der genaue Mechanismus der Verankerung der Telomere an die Kernh{\"u}lle sowie ihre evolution{\"a}re Geschichte bisher noch wenig verstanden. Das Hauptziel dieser Arbeit ist daher die Untersuchung der Organisation des meiosespezifischen TelomerAdapterkomplexes TERB1-TERB2-MAJIN der Maus und dessen Evolutionsgeschichte. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die Organisation des TERB1-TERB2-MAJIN Komplexes mittels hochaufl{\"o}sender Mikroskopie (SIM), an Mausspermatozyten untersucht, sowie die Lokalisation in Bezug auf TRF1 des Telomer-ShelterinKomplexes und die telomerische DNA analysiert. In den Stadien Zygot{\"a}n und Pachyt{\"a}n zeigten die Fluoreszenzsignale eine starke {\"U}berlappung der Verteilung der meiotischen Telomer-Komplex-Proteine, wobei die Organisation von TERB2 an den Chromosomenenden heterogener war als die von TERB1 und MAJIN. Außerdem konnte die TRF1-Lokalisation an den Enden der Lateralelemente (LEs) mit einer griffartigen Anordnung um die TERB1- und MAJIN-Signale im Zygot{\"a}n- und Pachyt{\"a}n-Stadium gezeigt werden. Interessanterweise erwies sich die telomerische DNA als lateral verteilt und teilweise {\"u}berlappend mit der zentralen Verteilung der meiotischen Telomer-Komplex-Proteine an den Enden der LEs. Die Kombination dieser Ergebnisse erlaubte die Beschreibung eines alternativen Modells der Verankerung der Telomer an die Kernh{\"u}lle w{\"a}hrend der meiotischen Prophase I. Der zweite Teil dieser Arbeit analysiert die Evolutionsgeschichte der Mausproteine von TERB1, TERB2 und MAJIN. Die fehlende {\"U}bereinstimmung zwischen den Meiose-spezifische Telomer-Adapteproteinen der Maus und der Spalthefe hat die Frage nach dem evolutionsbedingten Ursprung dieses spezifischen Komplexes aufgeworfen. Um vermeintliche Orthologen der Mausproteinevon TERB1, TERB2 und MAJIN {\"u}ber Metazoen hinweg zu identifizieren, wurden computergest{\"u}tzte Verfahren und phylogenetische Analysen durchgef{\"u}hrt. Dar{\"u}ber hinaus wurden Expressionsstudien implementiert, um ihre potenzielle Funktion w{\"a}hrend der Meiose zu testen. Die Analysen haben ergeben, dass der Meiose-spezifische Telomer-Komplex der Maus sehr alt ist, da er bereits in den Eumetazoen entstand, was auf einen einzigen Ursprung hindeutet. Das Fehlen jeglicher Homologen des meiosespezifischen Telomerkomplexes in Nematoden und die einigen wenigen in Arthropoden nachgewiesenen Kandidaten, deuten darauf hin, dass die Telomer-Adapterproteine in diesen Abstammungslinien verloren/ersetzt oder stark diversifiziert worden sind. Bemerkenswerterweise zeigten Proteindom{\"a}nen von TERB1, TERB2 und MAJIN, die an der Bildung des Komplexes sowie an der Interaktion mit dem Telomer-Shelterin-Protein und den LINC-Komplexen beteiligt sind, eine hohe Sequenz{\"a}hnlichkeit {\"u}ber alle Kladen hinweg. Abschließend lieferte die Genexpression im Nesseltier Hydra vulgaris den Beweis, dass der TERB1-TERB2-MAJIN-Komplex selektiv in der Keimbahn exprimiert wird, was auf die Konservierung meiotischer Funktionen {\"u}ber die gesamte Metazoen-Evolution hinweg hindeutet. Zusammenfassend bietet diese Arbeit bedeutende neue Erkenntnisse hinsichtlich des Meiose-spezifischen Telomer-Adapterkomplex, seines Mechanismus zur Verankerung der Telomer an die Kernh{\"u}lle und die Entschl{\"u}sselung seines Ursprungs in den Metazoen.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Aufmkolk2018,
  author    = {Aufmkolk, Sarah},
  title     = {Super-Resolution Microscopy of Synaptic Proteins},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-151976},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  pages     = {X, 97},
  year      = {2018},
  abstract  = {The interaction of synaptic proteins orchestrate the function of one of the most complex organs, the brain. The multitude of molecular elements influencing neurological correlations makes imaging processes complicated since conventional fluorescence microscopy methods are unable to resolve structures beyond the diffraction-limit. The implementation of super-resolution fluorescence microscopy into the field of neuroscience allows the visualisation of the fine details of neural connectivity. The key element of my thesis is the super-resolution technique dSTORM (direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) and its optimisation as a multi-colour approach. Capturing more than one target, I aim to unravel the distribution of synaptic proteins with nanometer precision and set them into a structural and quantitative context with one another. Therefore dSTORM specific protocols are optimized to serve the peculiarities of particular neural samples. In one project the brain derived neurotrophic factor (BDNF) is investigated in primary, hippocampal neurons. With a precision beyond 15 nm, preand post-synaptic sites can be identified by staining the active zone proteins bassoon and homer. As a result, hallmarks of mature synapses can be exhibited. The single molecule sensitivity of dSTORM enables the measurement of endogenous BDNF and locates BDNF granules aligned with glutamatergic pre-synapses. This data proofs that hippocampal neurons are capable of enriching BDNF within the mature glutamatergic pre-synapse, possibly influencing synaptic plasticity. The distribution of the metabotropic glutamate receptor mGlu4 is investigated in physiological brain slices enabling the analysis of the receptor in its natural environment. With dual-colour dSTORM, the spatial arrangement of the mGlu4 receptor in the pre-synaptic sites of parallel fibres in the molecular layer of the mouse cerebellum is visualized, as well as a four to six-fold increase in the density of the receptor in the active zone compared to the nearby environment. Prior functional measurements show that metabotropic glutamate receptors influence voltage-gated calcium channels and proteins that are involved in synaptic vesicle priming. Corresponding dSTORM data indeed suggests that a subset of the mGlu4 receptor is correlated with the voltage-gated calcium channel Cav2.1 on distances around 60 nm. These results are based on the improvement of the direct analysis of localisation data. Tools like coordinated based correlation analysis and nearest neighbour analysis of clusters centroids are used complementary to map protein connections of the synapse. Limits and possible improvements of these tools are discussed to foster the quantitative analysis of single molecule localisation microscopy data. Performing super-resolution microscopy on complex samples like brain slices benefits from a maximised field of view in combination with the visualisation of more than two targets to set the protein of interest in a cellular context. This challenge served as a motivation to establish a workflow for correlated structured illumination microscopy (SIM) and dSTORM. The development of the visualisation software coSIdSTORM promotes the combination of these powerful super-resolution techniques even on separated setups. As an example, synapses in the cerebellum that are affiliated to the parallel fibres and the dendrites of the Purkinje cells are identified by SIM and the protein bassoon of those pre-synapses is visualised threedimensionally with nanoscopic precision by dSTORM. In this work I placed emphasis on the improvement of multi-colour super-resolution imaging and its analysing tools to enable the investigation of synaptic proteins. The unravelling of the structural arrangement of investigated proteins supports the building of a synapse model and therefore helps to understand the relation between structure and function in neural transmission processes.},
  subject      = {Hochaufl{\"o}sende Mikroskopie},
  language  = {en}
}