Replikationsordnung

Replikationsordnung bezeichnet in der Molekularbiologie die zeitliche und räumliche Abfolge, in der das Genom während der S-Phase einer Zellteilung repliziert wird. Sie umfasst die Aktivierung von Replikationsursprüngen (Origins of replication) sowie den Verlauf der Replikationsgabelungen entlang der Chromosomen. In vielen Systemen lässt sich eine Gliederung in frühe, mittlere und späte Replikation feststellen; diese zeitliche Abfolge wird oft als Replikationszeitplan oder Replikationsprogramm bezeichnet.

Die Bestimmung der Replikationsordnung wird von mehreren Faktoren beeinflusst. Der Chromatinzustand spielt eine zentrale Rolle: gene-reiche, offene Regionen neigen dazu, früher kopiert zu werden, während Lamin-assoziierte Domänen und rekombinationsarme, kompakte Bereiche später repliziert werden. Die dreidimensionale Organisation des Zellkerns, die Dichte und Aktivität von Ursprüngen sowie Transkriptionsprozesse tragen ebenfalls zur Verteilung der Replikationsursprünge bei. Epigenetische Markierungen und genomische Sequenzen beeinflussen, wann welcher Abschnitt dupliziert wird.

Methoden wie Repli-seq ermöglichen die Bestimmung der Replikationsordnung, indem sie zeitlich aufgelöste Kopiermuster im S-Phasen-Verlauf erfassen. Einzelzellanalysen erlauben zudem die Untersuchung heterogener Replikationsprogramme zwischen Zellen. Die Replikationsordnung ist eng mit Genomstabilität, Transkriptions- und Epigenetikprozessen verknüpft.

Bedeutung und Anwendungen: Änderungen in der Replikationsordnung treten in Entwicklung, Differenzierung und bei Krankheiten wie Krebs auf und können Genomarchitektur sowie zelluläre Identität beeinflussen. Das Verständnis der Replikationsordnung trägt zur Interpretation von Genomdaten, zur Erforschung von Entwicklungsprogrammen und zur Bewertung genomischer Instabilität bei.