Microtubules

Segmentierung von Mikrotubuli aus Elekronentomogrammen

Beschreibung

Mikrotubuli sind zylinderförmige Polymere in Zellen die einen Teil des Cytoskelets der Zelle ausmachen. Sie stabilisieren die Zelle, spielen aber auch eine wichtige Rolle bei der Zellteilung. Insbesondere die Spindel - die Struktur die von den Mikrotubuli während der Zellteilung gebildet wird - ist Gegenstand der aktuellen Forschung. Eine der wichtigsten Techniken, die Verteilung der Mikrotubuli in Zellen zu untersuchen, ist die Elektronentomographie. Dabei werden 300nm dicke Sektionen einer Zelle zunächst für die Elektronenmikroskopie präpariert und anschließend mit einer CCD-Kamera aufgenommen. Durch eine inverse Radon-Transformation wird anschließend das Volumen rekonstruiert. Der aufwendigste Teil bei der Untersuchung der Mikrotubuli ist die darauf folgende Erstellung eines exakten Models in den Tomogrammen. Ziel dieses Projektes ist, diesen Prozess durch entsprechende Bildverarbeitungs- und Segmentierungsalgorithmen signifikant zu beschleunigen. Weitere Informationen finden sich in der ausführlichen Projektbeschreibung.

Mitarbeiter

Britta Weber
Daniel Baum
Marit Möller (–10/2012)
Steffen Prohaska
Hans-Christian Hege 

Verantwortlich

Hans-Christian Hege
Steffen Prohaska 

Partner

Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics, Microtubules and cell division, Hyman Lab, Dresden (Anthony Hyman, Jean-Marc Verbavatz)
TU Dresden, Structural Cell Biology (Thomas Müller-Reichert)
European Molecular Biology Laboratory, Cell Biology and Biophysics, Heidelberg (Erin Tranfield)
Boulder Laboratory for 3D Electron Microscopy of Cells (Eileen O'Toole, David Mastronarde, Richard McIntosh)

Finanzierung

Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics (01/2009–06/2012)

Dauer

01/2009–

Publikationen

• Britta Weber, Garrett Greenan, Steffen Prohaska, Daniel Baum, Hans-Christian Hege, Thomas Müller-Reichert, Anthony A. Hyman, Jean-Marc Verbavatz. Automated tracing of microtubules in electron tomograms of plastic embedded samples of Caenorhabditis elegans embryos. Journal of Structural Biology, 178(2):129 – 138, 2012. (Software available for download)
• Alexander Rigort, David Günther, Reiner Hegerl, Daniel Baum, Britta Weber, Steffen Prohaska, Ohad Medalia, Wolfgang Baumeister, and Hans-Christian Hege. Automated segmentation of electron tomograms for a quantitative description of actin filament networks. J Struct Biol, 178:135–144, Sep 2011. 10.1016/j.jsb.2011.08.012. (Software available for download)
• Thomas Torsney-Weir, Ahmed Saad, Torsten Möller, Britta Weber, Hans-Christian Hege, Jean-Marc Verbavatz, Steven Bergner. Tuner: Principled parameter finding for image segmentation algorithms using visual response surface exploration. IEEE Trans. Vis. Comput. Graph. 17:12, pp. 1892-1901, December 2011, DOI:10.1109/TVCG.2011.248.
• Vincent Jasper Dercksen, Britta Weber, David Günther, Marcel Oberlaender, Steffen Prohaska, Hans-Christian Hege. Automatic alignment of stacks of filament data. Proc. IEEE International Symposium on Biomedical Imaging: From Nano to Macro, ISBI 2009, IEEE press, pp. 971-974, Boston, MA, USA, DOI:10.1109/ISBI.2009.5193216