5.19
Die Genexpression wird auf mehreren Ebenen reguliert, angefangen bei der Initiierung der Transkription bis hin zur Translation reifer mRNA in ein funktionsfähiges Protein.
Allerdings sind nicht alle Enzyme, die für die Genexpression und -regulation benötigt werden, gleichmäßig im Zellkern verteilt. Stattdessen sind sie auf räumlich definierte Brennpunkte beschränkt, was zu nicht überlappenden "Territorien" im Zellkern mit spezifischer biochemischer Aktivität führt.
Zum Beispiel sind die Gene, die für ribosomale RNA kodieren, die auf den Chromosomen 13, 14, 15, 21 und 22 vorhanden sind, auch als nukleoläre Organisatorregionen bekannt, im Nukleolus - der Ribosomenbildungsstelle der Zelle - geclustert.
Das bedeutet, dass das Chromatin zu solchen funktionell unterschiedlichen Herden umpositioniert werden kann, um eine koordinierte Genexpression und -regulation zu ermöglichen.
Das Chromatin kann sich jedoch auch außerhalb seines Territoriums ausdehnen und eine ausgedehnte Schleife bilden, die das Genexpressionsmuster verändern kann.
So befindet sich das menschliche Gen CFTR an der nukleären Peripherie in den Zellen, wo es stumm ist. In Zellen, in denen das Gen exprimiert wird, wird das Chromatin, das diese Region enthält, jedoch in Richtung Innere verschoben.
Die meisten eukaryotischen Zellen haben mehrere Chromatinfasern mit unterschiedlicher Länge und Verdichtungsverhältnis. Daher hängt die Positionierung des Chromatins auch von den physikalischen Einschränkungen seiner Verpackung im Zellkern ab.
In Zellen mit kugelförmigen Zellkernen wie z.B. Lymphozyten ist das Chromatin radial mit aktiv exprimierten Genen nach innen und den unterdrückten Genen in die Peripherie positioniert.
In Zellen mit nicht-sphärischen Zellkernen, wie z. B. Fibroblasten, neigen die kürzeren Chromatinfasern dazu, die innere Position einzunehmen, während die längeren Chromatinfasern an der Peripherie des Zellkerns positioniert sind.
Die Chromatin-Repositionierung wird auch mit verschiedenen Krebsarten in Verbindung gebracht, bei denen veränderte Genexpressionsmuster aufgrund der Chromatin-Repositionierung zur Tumorbildung führen können. So wird beispielsweise die Repositionierung des Chromosoms 18 von der nukleären Peripherie ins Innere bei der Entstehung von Zervix- und Dickdarmkarzinomen beobachtet.
Chromatin ist der massive Komplex aus DNA und Proteinen, der im Zellkern verpackt ist. Die Komplexität der Chromatinfaltung und wie sie im Zellkern ve…
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