Defining determinants of asymmetric cell division (Doctoral thesis)

Πότση, Ντιάνα-Μαρία


The asymmetric cell division constitutes a fundamental biological process through which pluripotent stem cells or progenitor cells can both divide (through mitosis) to produce more stem cells and differentiate into all the specialized cells - ectoderm, endoderm and mesoderm. This kind of division has been thoroughly investigated in evolutionarily simple organisms. However, some critical queries concerning the higher species remain unanswered. This thesis refers to such a query focusing on possible asymmetries in the nuclear lamina, a dense fibrillar network on the surface of the nucleus that affects the architecture of the organelle and seems to participate in the control of gene expression in all metazoans. In the experiments we conducted we used E14 mouse embryonic stem cells. Embryonic stem cells possess the ability of self-renewing indefinitely in the undifferentiated state and differentiate into any cell type. Our goal was to monitor asymmetric cell divisions in this cellular system and determine any quantitative or qualitative differences of A- and B-type lamins. Cells were studied not only in an undifferentiated state but also in a differentiated one. Classic markers of the asymmetric cell division and other cellular elements, such as lamins, were scrutinized during the differentiation procedure, focusing on their symmetric or asymmetric distribution. We carried out both random and directed differentiation experiments in two (2) and three (3) dimensions. Exhausting analysis showed that E14 cells always divide by symmetric dvisions. Therefore, we wanted to examine whether there are any structural asymmetries that affect the micro-architecture of the nuclear lamina or modify its dynamic behavior during mitosis. In order to thoroughly study the dynamic of both A- and B-type lamins, we constructed two cell lines that overexpress these proteins and used them in FRAP experiments. Having as our main aim the monitoring of an asymmetry between two daughter cells, we had to examine actual daughter cells in the stage of early G1 of the cell cycle, during which the nuclear envelope and, therefore, the nuclear lamina, is reorganized. Lamin-overexpressing cells were transfected with the H2B m-cherry plasmid, to ensure that the cells analysed were genuine daughter. These experiments are in progress.
Alternative title / Subtitle: ο ρόλος της πυρηνικής λάμινας
the role of nuclear lamina
Institution and School/Department of submitter: Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Επιστημών Υγείας. Τμήμα Ιατρικής
Subject classification: Βλαστικά κύτταρα
Keywords: Ασύμμετρη κυτταρική διαίρεση,Εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα,Κατευθυνόμενη διαφοροποίηση των βλαστικών κυττάρων,Εμβρυοειδή σωμάτια,Πυρηνική λάμινα,Δυναμική των πρωτεϊνών,Asymmetric cell division,Embryonic stem cells,Directed differentiation of stem cells,Embryoid bodies,Nuclear Lamina,Protein dynamics
URI: http://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/28129
Item type: doctoralThesis
Subject classification: Βλαστικά κύτταρα
Submission Date: 2017-09-14T07:40:03Z
Item language: el
Item access scheme: free
Institution and School/Department of submitter: Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Επιστημών Υγείας. Τμήμα Ιατρικής
Publication date: 2017
Bibliographic citation: Βιβλιογραφία : σ. 111-121
Abstract: Η ασύμμετρη κυτταρική διαίρεση αποτελεί μια θεμελιώδη βιολογική διαδικασία μέσω της οποίας βλαστικά ή πολυδύναμα προγονικά κύτταρα αναπαράγουν τον εαυτό τους, δίνοντας ταυτόχρονα απογόνους που μπορούν να διαφοροποιηθούν προς διάφορες ιστικές κατευθύνσεις. Το φαινόμενο έχει μελετηθεί επισταμένα σε εξελικτικώς κατώτερους οργανισμούς, αλλά ορισμένα κρίσιμα ερωτήματα παραμένουν αναπάντητα σε ό,τι αφορά τα ανώτερα είδη. Η παρούσα διδακτορική διατριβή αφορά ένα τέτοιο ερώτημα και εστιάζεται στη διερεύνηση τυχόν ασυμμετριών στην πυρηνική λάμινα, μια ινιδιακής φύσεως δομή που επηρεάζει την αρχιτεκτονική του πυρήνα και φαίνεται να συμμετέχει στη γονιδιακή αποσιώπηση σε όλα τα μετάζωα. Στα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιήθηκαν τα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα Ε14 από ποντίκια. Τα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα (ΕΒΚ, embryonic stem cells, ESCs) έχουν την ιδιότητα της απεριόριστης αυτοανανέωσης και της διαφοροποίησης προς όλες τις ιστικές κατευθύνσεις. Στόχος μας ήταν η καταγραφή ασύμμετρων κυτταρικών και η ανίχνευση ποσοτικών ή ποιοτικών διαφορών στο «μείγμα» Α- και Β-τύπου λαμινών στα θυγατρικά κύτταρα. Τα κύτταρα Ε14 μελετήθηκαν τόσο στην αδιαφοροποίητη όσο και στη διαφοροποιημένη κατάσταση. Κατά τη διάρκεια των διαφοροποιήσεων πραγματοποιήθηκε ενδελεχής έλεγχος κλασσικών δεικτών για όλα τα στάδια μιας ασύμμετρης κυτταρικής διαίρεσης και διερευνήθηκαν άλλοι παράγοντες ως προς την συμμετρική ή ασύμμετρη κατανομή τους, μεταξύ των οποίων και οι λαμίνες Α- και Β-τύπου. Πραγματοποιήθηκαν τυχαίες και στοχευμένες διαφοροποιήσεις τόσο σε δύο όσο και σε τρεις διαστάσεις. Παρατηρήθηκε συστηματικά ότι τα κύτταρα Ε14διαιρούνται πάντοτε με συμμετρικό τρόπο. Επομένως, εστιάσαμε την προσοχή μας σε τυχόν δομικές ασυμμετρίες, που επηρεάζουν τη μικρο-αρχιτεκτονική της πυρηνικής λάμινας ή τροποποιούν τη δυναμική συμπεριφορά της, δηλαδή την αντιστρεπτή αποικοδόμηση την οποία υφίσταται αυτή η δομή κατά τη διάρκεια της μίτωσης. Για να μελετήσουμε με περισσότερη λεπτομέρεια τη δυναμική των πυρηνικών λαμινών, αναπτύξαμε δύο κυτταρικές σειρές στις οποίες υπερεκφράζονται οι πρωτεΐνες αυτές και χρησιμοποιήσαμε την τεχνική FRAP. Έχοντας ως άξονα την καταγραφή κάποιας ασυμμετρίας μεταξύ θυγατρικών κυττάρων, έπρεπε να μελετήσουμε κύτταρα τα οποία είναι μεταξύ τους θυγατρικά και βρίσκονται στην πρώιμη G1 φάση του κυτταρικού κύκλου, κατά την οποία ανασυγκροτείται ο πυρηνικός φάκελος, και κατά συνέπεια το δίκτυο της πυρηνικής λάμινας. Η σειρά πειραμάτων FRAP πραγματοποιείται στα κύτταρα των σταθερών κυτταρικών σειρών, διαμολυσμένα μέσω ηλεκτροδιαπίδυσης με την φθορίζουσα ιστόνη Η2Β. Τα πειράματα αυτά βρίσκονται σε εξέλιξη.
The asymmetric cell division constitutes a fundamental biological process through which pluripotent stem cells or progenitor cells can both divide (through mitosis) to produce more stem cells and differentiate into all the specialized cells - ectoderm, endoderm and mesoderm. This kind of division has been thoroughly investigated in evolutionarily simple organisms. However, some critical queries concerning the higher species remain unanswered. This thesis refers to such a query focusing on possible asymmetries in the nuclear lamina, a dense fibrillar network on the surface of the nucleus that affects the architecture of the organelle and seems to participate in the control of gene expression in all metazoans. In the experiments we conducted we used E14 mouse embryonic stem cells. Embryonic stem cells possess the ability of self-renewing indefinitely in the undifferentiated state and differentiate into any cell type. Our goal was to monitor asymmetric cell divisions in this cellular system and determine any quantitative or qualitative differences of A- and B-type lamins. Cells were studied not only in an undifferentiated state but also in a differentiated one. Classic markers of the asymmetric cell division and other cellular elements, such as lamins, were scrutinized during the differentiation procedure, focusing on their symmetric or asymmetric distribution. We carried out both random and directed differentiation experiments in two (2) and three (3) dimensions. Exhausting analysis showed that E14 cells always divide by symmetric dvisions. Therefore, we wanted to examine whether there are any structural asymmetries that affect the micro-architecture of the nuclear lamina or modify its dynamic behavior during mitosis. In order to thoroughly study the dynamic of both A- and B-type lamins, we constructed two cell lines that overexpress these proteins and used them in FRAP experiments. Having as our main aim the monitoring of an asymmetry between two daughter cells, we had to examine actual daughter cells in the stage of early G1 of the cell cycle, during which the nuclear envelope and, therefore, the nuclear lamina, is reorganized. Lamin-overexpressing cells were transfected with the H2B m-cherry plasmid, to ensure that the cells analysed were genuine daughter. These experiments are in progress.
Advisor name: Γεωργάτος, Σπυρίδων
Examining committee: Γεωργάτος, Σπυρίδων
Φώτσης, Θεόδωρος
Κωλέττας, Ευάγγελος
Παπαμαρκάκη, Θωμαή
Τζαβάρας, Θεόδωρος
Χριστοφορίδης, Σάββας
Κούκλης, Παναγιώτης
Publishing department/division: Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Επιστημών Υγείας. Τμήμα Ιατρικής
Publishing institution: uoi
Number of pages: 121 σ.
Appears in Collections:Διδακτορικές Διατριβές

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Δ.Δ. ΠΟΤΣΗ ΝΤΙΑΝΑ-ΜΑΡΙΑ 2017.pdf5.87 MBAdobe PDFView/Open



 Please use this identifier to cite or link to this item:
http://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/28129
  This item is a favorite for 0 people.

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.