Chromosomenstrukturen

Chromosomenstrukturen beschreiben die Organisation des genetischen Materials in Chromosomen. Die DNA ist um Histone zu Nukleosomen gewickelt, wodurch ein 10-nm-Faden entsteht, der sich weiter zur 30-nm-Chromatinfaser und schließlich zu höher geordneten Strukturen faltet. Diese Packaging-Ebenen ermöglichen Kompaktion, Regulation und räumliche Ordnung im Zellkern.

Zentrale Strukturelemente sind der Centromer, die Telomere und die zwei identischen Schwesterchromatiden, die durch Cohesin zusammengehalten werden. Am Centromer liegt der Kinetochor, über den die Chromosomen an die Spindel gebunden und während der Zellteilung getrennt werden. Telomere schützen Chromosomenenden und verhindern Informationsverlust.

Chromatin tritt in unterschiedlichen Zuständen auf: Euchromatin enthält aktiv transkribierte Gene, Heterochromatin ist meist inaktiv oder repetitiv. Unterschiede dieser Zustände beruhen auf Histon-Modifikationen und Replikationsmustern. Innerhalb des Zellkerns befinden sich Chromosomen auch räumlich in sogenannten Chromosomenterritorien, die funktionelle Domänen bilden.

Im Zellzyklus verändert sich die Struktur: Interphase-Chromatin ist dekompakt, während der Mitose die Chromosomen kondensiert und sichtbar werden. Bei der Meiose treten zusätzliche Strukturanpassungen sowie Rekombination auf. Insgesamt unterstützen Chromosomenstrukturen die präzise Replikation, korrekte Verteilung an Tochterzellen und Regulation genetischer Aktivität.

Zytogenetische Analysen, Karyotypisierung, FISH und Sequenzierung erfassen Chromosomenstrukturen, beispielsweise Centromerpositionen, Telomerabstände und Chromatinzustände. Diese Techniken helfen, genetische Stabilität, Abweichungen und Krankheiten zu verstehen.