Chromosomen und Genom

• Bänderungen durch verschiedene Farbstoffe durch…

  • hoher AT-Gehalt (Grund unbekannt)

  • Verpackungsdichte ( je dichter, desto mehr gefärbt und auch inaktiv)

    • Genaktivität wird durch Färbung sichtbar

  • Verlauf der Replikation

  • Verteilung repititiver Sequenzen

• insgesamt 2000 Banden, davon 400-800 sichtbar

• einige Chromosomen: Nucleolus-Organisator-Region

  • sekundäre Einschnürungen

  • Gene für ribosomale DNA

• Zentromer (primäre Einschnürung als Ansatz für Kinetochoren)

• Euchromatin: aktives, lockeres Chromatin (ungefärbt)

• Heterochromatin: inaktiv, eng (gefärbt)

• p-Arm: kurzer Arm

• q-Arm: langer Arm

Dauerhaftes Heterochromatin, im Gegensatz zu fakultativen

Centromer = zentrale Verbindungsstelle der beiden Chromatiden eines Chromosoms

Kinetochor = Proteinkomplex am Centromer für die Anheftung der Spindel (Bewegung in Metaphase

• Kappen an Chromosomenenden

• bestimmte, sich öfters wiederholende DNA-Sequenz

  • variiert gering zwischen Arten

• immer ein Stück bei Replikation verloren

• Telomerase: spezialisierte zelluläre Reverse Transkriptase

  • RNA-abhängige DNA-Polymerase: macht an RNA DNA (RNA-Template komplementär zu Telomer)

  • z.B. in Keimzellen

• verhindern Fusionen mit anderen Chromosomen

• ermöglichen vollständige Replikation der Chromosomen

• verantwortlich für spezifische Lokalisation der Chromosomen im Kern

• verhindern Fusionen mit anderen Chromosomen

• ermöglichen vollständige Replikation der Chromosomen

• verantwortlich für spezifische Lokalisation der Chromosomen im Kern

• Erhalt Chromosomen

• ALT (alternativen Verlängerungsmechanismus)

  • Hefe

• ohne Telomere

  • Drosophila: Verlagerung großer repititiver Elemente an Chromosomenenden

• beschreiben Ort des Zentromers bei Chromosomen

• nur morphologisch, beeinflusst nicht die Funktion

• ein hohes Alter der Mutter

  • längere Wartezeit der Eizellen zum Fortsetzen der Meiose

• non-disjunction in der Meiose

• Turner-Syndrom

  • XO

• Triple-X

  • XXX

• Klinefelter-Syndrom

  • XXY

  • oder Gar keine

Solange kein y-Chromosomen vorhanden ist, phänotypische Frau

• kein Zusammenhang zwischen Anzahl und Komplexität oder Phänotyp

• Zufallsprodukt der Evolution

• Akozentrische Chromosomen (Centromer am Ende) legt Verschmelzung im Prozess der Evolutin zu metazentrisch nahe

  • Verschmelzung im Labor replizierbar

= anffärbbares Material des Chromosomens

• Euchromatin

  • diffus, locker

  • wenig anfärbbar

  • Zur Transkription fähig: aktive Gene

• Heterochromatin

  • kondensiert, dicht gepackt

  • Anfärbbar

  • genetisch inaktiv

  • Repetitive Sequenzen

  • 3 Unterformen:

    • konstitutives Heterochromatin

    • Fakultatives Heterochromatin

    • Funktionelles Heterochromatin

Konstitutives Heterochromatin

• chromosomale Regionen, die in allen Zellen in beiden homologen Chromosomen an der gleichen Stelle heterochromatisch bleiben

• Centromer (repetitive DNA + Proteine)

• Telomer

• NOR (nucleolus organisator region)

  • rRNA-Gene tandemartig wiederholt

  • Transkripte assoziieren im Kern mit Proteinen

Fakultatives Heterochromatin

• Barr-Körper (“Sex-Chromatin”, 1 X-Chromosom wird random stillgelegt)

Funktionelles Heterochromatin

• stillgelegte Teile des Chromosoms in differenzierten Zellen

• saure, negativ geladene DNA-Helix

• Histone (basische Proteine)

  • positiv geladen, kompensieren Ladung DNA um kondensierung zu ermöglichen

• Nicht-Histon-Proteine

  • DNA-POLs

  • RNA-POLs

  • TF (Trabskriptionsfaktoren)

  • HMG-Proteine (high-motility-group)

    • kleine, basische, modifizierbsre Strukturproteine

  • Nukleoplasmine

    • erhalten Chromatin

= Einheit aus Histon und DNA

= Grundeinheit des Chromatins

• Histonoktamer

• Histon nicht komplett von DNA bedeckt, n-terminale Enden zugänglich für Modifikation

• Führt die 10nm in die 30nm Fibrille über

• Verpackt DNA enger

• V.a. abhängig von Epigenetik

• Bestimmte Salzkonzentration benötigt

• Acetylierung (CO-CH3)

  • Histon-Acetyl-Transferasen (HAT)

  • Histon-Deacetylasen

  • idR Genaktivierung

• Phosphorylierung (-O-PO3-)

  • Serin-/Theronin-Kinasen

  • Phosphatasen

  • idR Replikation / Mitose

• Methylierung (-CH3)

  • Histon-Methyltransferasen

  • Histon-Demethylasen

  • idR Genaktivierung

Chromatin-Remodeling: Änderung der Lage und Struktur einzelner Nukleosomen

• ringförmig

• Hohe Gendichte (wenig nicht-codierende Strukturen)

• 37 gene

  • 2 rRNA

  • 22 tRNA

  • 13 Proteine

• keine Introns

• H- und L-Strang (heavy und light)

• von nukDNA abhängig

• maternal vererbt

In Afrika

• out of Africa Hypothese

• Teilpopulationen weniger Vielfalt

• ringförmig

• Stark kompaktiert

  • 1500μm groß, E. Coli selbst nur 1-2μm

  • 50-100 Domänen / Loops

  • RNA, Proteine stabilisieren

• 1 OriC (origin od replication)

• hohe Gendichte

• Beide Stränge codierend

• polygene Bereiche

• Prokaryoten mit F-Plasmid neben Hauptchromosom

• “Fertilitätsfaktor”

• kann Sex-Pili zur Konjugation ausbilden

• Hfr-Zellen: enthalten F-Plasmid im Chromosomen integriert

  • beim Rausschneiden kann Chromosomenteil mitgerissen werden: high frequency of recombination