Chromosomen-Duplikation

Das genetische Material, die DNA, in einer eukaryotischen Zelle existiert im Zellkern in Form von linearen Strukturen, den Chromosomen.

Innerhalb der Chromosomen wickelt sich die doppelsträngige DNA hauptsächlich um oktamere Kernproteine, die Histone genannt werden, um Nukleosomen zu bilden. Mehrere Nicht-Histon-Proteine assoziieren ebenfalls mit der DNA und helfen bei der DNA-Verpackung.

Diese Nukleosomen und Nicht-Histon-Proteine ordnen sich zu Spiralen an, die sich weiter zu Schleifen in einem Array falten und gepacktes Chromatin bilden. Das Ausmaß der Chromatinverdichtung ermöglicht es, dass extrem lange DNA in den Zellkern passt. Während der M-Phase wickelt sich das Chromatin weiter auf, um die kondensierten Chromosomen zu bilden.

Bei der Chromosomenduplikation wird die gesamte Chromatinstruktur dupliziert, sodass die DNA und die Chromatin-assoziierten Proteine alle dupliziert werden. Die Produktion von Histonen wird erhöht, um die zusätzlichen Proteine zu erzeugen, die für die Verpackung der neu synthetisierten DNA in Chromosomen benötigt werden.

Die exakte Replikation der Chromatinstruktur des duplizierten Chromosoms ist für die Genregulation von entscheidender Bedeutung.

Innerhalb der Chromosomen ist der Gehalt an Chromatinverpackungen nicht immer einheitlich. Chromosomen enthalten Regionen mit dicht gepacktem Chromatin, das als Heterochromatin bezeichnet wird, und Regionen mit locker gepacktem Chromatin, das als Euchromatin bezeichnet wird.

Heterochromatin-DNA ist für die Transkriptionsmaschinerie unzugänglich, und daher werden Gene in diesen Regionen nicht regelmäßig transkribiert. Im Gegensatz dazu ist die DNA innerhalb des Euchromatins leichter zugänglich, und somit können Gene in diesen Regionen abgelesen werden.

Diese strukturelle und funktionelle Bedeutung des Chromatins macht es entscheidend, dass die gesamte Chromatinstruktur während der Chromosomenduplikation genau reproduziert wird.