dc.contributor.author
Diener, Christian
dc.date.accessioned
2018-06-07T18:18:12Z
dc.date.available
2012-12-19T12:09:13.850Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/4882
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-9081
dc.description.abstract
Communication between cells within the same population is an essential
requirement for the dynamic adaptation of a cellular phenotype to other
individuals in the same population. This thesis studies the pheromone response
of budding yeast, a prototypical eukaryotic signaling pathway employing cell-
cell communication. We developed a non-invasive assay to directly quantify
extracellular concentrations of signaling molecules in vivo. This assay was
used to show that budding yeast cells actively regulate their extracellular
pheromone profile in order to divide the population into growing and diploid-
forming cells. This allows the population to execute a "division of labor",
where diploids are selectively formed in spots with a high local cell density,
whereas the remaining areas remain in a continued mitosis of haploid cells.
Furthermore, I present computational results mapping distinct parts of the
pheromone signaling cascade to dynamic functions. By using stochastic
mathematical modeling I show that the receptor and G protein activation in
early parts of the signaling cascade have an intrinsic ability to reduce noise
by accumulating extracellular signals. However, this accumulation can not keep
up a tight localization of later signaling components regulating the change of
cellular shape in the direction of a mating partner. This can be achieved by
the formation of a large multi-protein complex, as it is showed by analysis of
partial differential equation systems treating the formation of those
complexes only. The results of this thesis illustrate how yeast cells actively
regulate their intercellular communication within a population and how
distinct parts of the signaling cascade are employed for efficient detection
of the extracellular pheromone signal. The developed methods and frameworks
are applicable to a wide range of biological problems.
de
dc.description.abstract
Die Kommunikation zwischen unterschiedlichen Zellen der gleichen Population
ist eine essentielle Vorraussetzung für die dynamische Anpassung eines
Zellphänotyps abhängig vom Rest der Population. Diese Arbeit beschäftigt sich
mit der Pheromonantwort der Hefezelle, ein prototypischer eukaryontischer
Signalweg, welcher Zell-Zell-Kommunikation realisiert. Wir haben eine nicht-
invasive Methode entwickelt die es erlaubt extrazelluläre Signalmoleküle in
vivo zu quantifizieren. Diese Methode wurde verwendet um zu zeigen dass
Hefezellen ihr extrazelluläres Pheromonprofil optimieren um die
Gesamtpopulation in weiter wachsende und diploid formende Teilpopulationen zu
spalten. Dies erlaubt der Population eine "Arbeitsteilung" zu realisieren in
der Diploide selektiv in Gebieten mit hoher lokaler Zelldichte geformt werden,
wobei der Rest der Population in der haploiden Mitose verbleibt. Weiterhin
präsentiere ich Simulationsergebnisse welche bestimmte Teile der
Pheromonantwort direkt mit biologischen Funktionen assoziieren. Mit einem
stochastischen mathematischen Modell konnte ich zeigen, dass die Rezeptor- und
G-Protein-Aktivierung während der frühen Pheromonantwort eine intrinsische
Fähigkeit zur Störungskompensierung haben indem sie extrazelluläres Signal
über die Zeit akkumulieren. Diese Akkumulation kann aber keine starke
Lokalisierung der späteren Proteinkomplexe in Richtung der Partnerzelle
aufrecht erhalten. Dies kann durch die Bildung eines Multi-Protein-Komplexes
erreicht werden wie ich es durch Analyse partieller Differentialgleichung
zeige welche ausschließlich die Bildung dieses Komplexes behandeln. Die
Ergebnisse dieser Arbeit zeigen wie Hefezellen aktive ihre interzelluläre
Kommunikation regulieren und wie spezifische Teile der Signalkaskade genutzt
werden um das extrazelluläre Pheromonsignal effizient wahrzunehmen. Die
entwickelten Methoden und Analysen sind auf eine große Klasse biologischer
Problem anwendbar.
de
dc.format.extent
VI, 155 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Systems Biology
dc.subject
yeast pheromone response
dc.subject
spatial modeling
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::510 Mathematik::518 Numerische Analysis
dc.title
Localized signaling and communication during yeast mating
dc.contributor.contact
ch.diener@gmail.com
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Martin Vingron
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Dr. h.c. Edda Klipp
dc.date.accepted
2012-12-12
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000040433-7
dc.title.translated
Lokalisierte Signale und Kommunikation während der Paarung der Hefe
en
refubium.affiliation
Mathematik und Informatik
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000040433
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000012714
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access