endoreduplikation

Endoreduplikation, auch Endoredupplikation oder Endoreplication genannt, bezeichnet eine Variante des Zellzyklus, bei der die Genome dupliziert werden, ohne dass es zu einer anschließenden Zellteilung kommt. Dadurch entstehen polyploide Zellen mit mehreren Kopien des Genoms. Im Gegensatz dazu beschreibt Endomitosis einen Zellteilungsprozess, bei dem die Mitose teilweise abläuft, die Zellen aber letztlich nicht geteilt werden. Endoreduplikation umfasst typischerweise wiederholte S-Phasen ohne Mitose.

Vorkommen und Beispiele: Endoreduplikation ist besonders bei Pflanzen weit verbreitet und tritt auch in bestimmten Tiergeweben auf. In Pflanzen spielen Zellen des Endosperms, Mesophyll- oder Wurzelzellen häufig polyploid. In Tieren finden sich polyploide Zellen unter anderem in Leberzellen (Hepatozyten), Megakaryozyten der Knochenmarkslage und bestimmten Geweben während der Entwicklung. In Drosophila, bei einigen Insektengeweben, und in anderen Organismen wird dieser Prozess ebenfalls beschrieben. Die genauen Muster und Frequenzen der Endoredupplikation sind artspezifisch unterschiedlich.

Biologie und Regulation: Endoreduplikation erfolgt durch wiederholte S-Phasen mit Auslassung oder Verzögerung der Mitose bzw. durch Modulation der Zellzyklusregulation. Schlüsselrollen spielen zellzyklusregulierende Proteine wie Cycline und CDKs, deren Aktivität eine Wiederholung der S-Phase trotz fehlender Teilung ermöglicht. Unterschiedliche Mechanismen (S-Phase-Abfolge ohne M-Phase vs. initiierte Mitose mit fehlender Zytokinese) führen zu unterschiedlichen Endzuständen der Nucleusgrößen und DNA-Anzahlen.

Funktion und Bedeutung: Durch erhöhte DNA-Anzahl wächst oft die Zellgröße und das metabolische Potenzial der Zelle, was in Geweben mit hohem Stoffwechselbedarf oder Speicherbedarf vorteilhaft ist. Endoreduplikation kann Entwicklung, Differenzierung und Stressreaktionen unterstützen, ohne Proliferation auf Kosten von Energie und Ressourcen zu erhöhen. In der Forschung dient die Methode zur Untersuchung von Genomdosierung, Zellgröße und Gewebeentwicklung.