90

Sitzungen

hundert kilobasen (kb) und einigen Mb enthalten. Wir postulieren, dass ~1 Mb Chro-
matindomänen eine höhere Ordnungsstruktur von Chromosomenterritorien darstel-
len, die während der Interphase unterschiedlichen Funktionen dienen. Der Aufbau von
~1 Mb Chromatindomänen ist zur Zeit noch nicht klar. Verschiedene Hinweise spre-
chen aber für die Vermutung, dass ~1 Mb Chromatindomänen wiederum aus kleineren
DNA-Domänen aufgebaut sind, die einen DNA Gehalt in der Größenordnung zwi-
schen 30 und 200 kb haben und demzufolge als —100 kb Chromatindomänen bezeich-
net werden. Bei der Kondensation des Chromatins in der Prophase und Prometaphase
der Mitose können sich mehrere ~1 Mb Chromatindomänen zu einer Chromosomen-
bande zusammenlagern (Cremer and Cremer, 2001b; Cremer et al., 2000).
Verfolgt man die in vivo markierten Zellen über einige Zellzyklen hinweg, dann
geschieht folgendes: Die fluoreszenzmarkierten DNA-Stränge bleiben erhalten, aber
in jeder S-Phase treten neue, nicht markierte DNA-Stränge hinzu. In der zweiten Mit-
ose nach der Markierung besteht jedes Chromosom aus einem fluoreszenzmarkierten
und einem unmarkierten Chromatid. Die beiden Chromatiden aller Chromosomen
werden zufällig auf die Tochterzellen verteilt, deren Zellkerne enthalten damit Chro-
mosomenterritorien mit fluoreszenzmarkierten ~1 Mb Chromatindomänen und
unmarkierte Chromosomenterritorien. Die im Verlauf weiterer Zellzyklen entstehen-
den Zellkerne enthalten immer weniger fluoreszenzmarkierte Chromosomenterritori-
en. Diese Zellen eignen sich, um die Bewegungen individueller Chromosomenterrito-
rien und ihrer fluoreszenzmarkierten ~1 Mb Chromatindomänen während des Zell-
zyklus zu beobachten. Wir fanden, dass die einzelnen Chromosomenterritorien und
ihre Chromatindomänen während mehrstündiger Beobachtungszeiten nur geringfügi-
ge Bewegungen (meist < 1 pm) durchführen und dass die in der Telophase der Mitose
und der frühen Gl-Phase bestimmte Nachbarschaft der Chromosomenterritorien
während der gesamten Interphase erhalten bleibt. In weiterführenden Experimenten
wurden in vivo Markierungen der DNA mit unterschiedlich markierten Nukleotiden
(Cy3-dUTP und Cy5-dUTP) in zwei aufeinanderfolgenden S-Phasen durchgeführt.
Nach einer weiteren Proliferationsperiode der doppelt markierten Zellen kam es zur
Segregation von Chromosomenterritorien mit farblich verschieden markierten ~1 Mb
Chromatindomänen. Diese blieben während der gesamten Beobachtungszeit klar
getrennt (Walter et al., 2002).
3D-FISH Experimente haben gezeigt, daß homologe Chromosomenterritorien im
Zellkern verschiedener Zelltypen des Menschen und anderer Vertebraten oft weit
getrennt voneinander liegen. Daraus ergibt sich im Hinblick auf die Fähigkeit der Zel-
len zur Rekombinations DNA Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen (DSB)
eine wichtige Konsequenz: Dieser Reparaturprozess erfordert die Ausbildung eines
Reparaturkomplexes zwischen dem beschädigten DNA-Strang und dem intakten,
homologen Strang. Um das zu erreichen, wäre es nötig, dass die Induktion von DSB
in der Gl-Phase zu Positionsveränderungen der Chromosomenterritorien führt,
durch die zunächst getrennte homologe Segmente in enge räumliche Nachbarschaft
gelangen. In der S- und G2-Phase ist die Situation anders. Hier befindet sich repli-
ziertes Chromatin in den beiden Schwesterchromatiden in enger Nachbarschaft. Um
dieses Problem zu untersuchen, haben wir mittels Mikrobestrahlungsexperimenten
DSB in mehreren ausgewählten Zellkernarealen induziert (Walter et al., 2002). Dazu
wurde die DNA der Zellen während einer S-Phase mit dem halogenierten Thymidi-
nanalog BrdU substituiert. Dies führt zu einer Sensibilisierung der DNA gegenüber