Die Struktur des Chromosoms 5 im Interphasekern von HeLa-Zellen

Abstract

Nach herkömmlicher Vorstellung werden die Unterschiede in der Länge der Chromosomen im Verlauf des Zellzyklus durch einen entsprechenden Chromosomenzyklus erklärt. Zweifel an diesem Konzept der Chromosomenkondensation und -dekondensation haben zu Experimenten an Lymphozyten geführt, die zeigen, dass das Chromosom 5 in der G0-Phase im Interphasekern eine ähnliche DNA-vermittelte Bänderung zeigt wie das entsprechende Metaphasechromosom. In der vorliegenden Arbeit wurden HeLa- Zellen synchronisiert und mit dem gleichen Proben-Set für die Darstellung des Chromosoms 5 untersucht. Es wurde die Fläche der Interphasekerne mit auswertbaren Chromosomen gemessen (I) und analysiert, ob sich (II) das Chromosom 5 auch im Interphasekern eines anderen Gewebes molekularzytogenetisch ähnlich darstellen lässt, (III) wenn ja, ob dies auch für alle Phasen des Zellzyklus gilt und ob (IV) Chromosomenmutationen an diesen Interphasechromosomen erkennbar sind. Auf der Basis der Ergebnisse wurde (V) untersucht, ob die Chromosomen 5 sich bevorzugt in einer spezifischen Zellkernregion darstellen lassen. Es wurde (VI) untersucht, ob die Chromosomen 5 in den Interphasestadien eine bestimmte Form aufweisen und sich (VII) in ihrer Länge phasenspezifisch ändern. Des Weiteren wurde auf zellzyklusspezifische Änderungen der Fläche des gesamten Chromosoms 5 (VIII) und der von zwei benachbarten Chromosomenbanden auf 5q untersucht, die sich auf Metaphaseebene als eine Giemsa-helle und eine Giemsa-dunkle Bande darstellen (IX). Für die molekularzytogenetischen Untersuchungen standen an synchronisierten HeLa-Zellen insgesamt 700 Zellkerne zur Verfügung, von denen 73 Kerne mit insgesamt 76 Chromosomen die Auswahlkriterien erfüllten und in die Untersuchungen aufgenommen werden konnten. Die Auswahlkriterien betrafen die Form des Zellkerns, die Abgrenzbarkeit der einzelnen Chromosomen voneinander und ein Minimum der Darstellbarkeit des jeweiligen Chromosoms auf dem DNA-spezifischen Falschfarbbandeniveau. Die Ergebnisse zeigten, dass die Fläche der Kerne in der G1-Phase am größten ist, dies könnte jedoch auf einem methodischen Fehler beruhen. Das Chromosom 5 lässt sich in HeLa-Zellen in allen Phasen des Zellzyklus darstellen. Es wurde festgestellt, dass auch in den Interphasestadien sich die von Metaphasechromosomen bekannten Aberrationen des Chromosoms 5 bei HeLa-Zellen nachweisen lassen. Es fanden sich Hinweise für eine bevorzugt periphere bzw. peripher intermediäre Lage des Chromosoms 5 im Interphasekern. Eine ausschließlich zentrale Lage des Chromosoms 5 im dreidimensionalen Interphasekern erscheint ausgeschlossen. Durch die aus Metaphasechromosomen bekannte Falschfarbbandenabfolge konnte bei Interphasechromosomen eine ähnliche Chromosomenmorphologie festgestellt werden. Eine aus Metaphasechromosomen bekannte gestreckte Chromosomenform lag jedoch in der Regel nicht vor. Abknickungen der Chromosomen fanden sich bevorzugt zwischen den Falschfarbbanden, die die Zentromerregion flankieren und so die Anaphaseanordnung widerspiegelte. Über den Verlauf der Interphase konnte keine signifikante Änderung der Fläche der Chromosomen nachgewiesen werden. Eine interphasespezifische Veränderung der Falschfarbbanden, die in Metaphasechromosomen einer Giemsa-hellen und Giemsa-dunklen Bande entsprechen, konnte im Sinne einer Zu- oder Abnahme der Fläche nicht festgestellt werden. Insgesamt belegen die Ergebnisse, dass Chromosomen als solche zu allen Zeiten des Zellzyklus auf der DNA-Ebene metaphasechromosomen-ähnlich geformt und strukturiert sind. Sie können allgemein als Interphasechromosomen angesprochen werden. Als Konsequenz ergibt sich, dass das zur Zeit noch allgemeingültige Konzept der Chromosomenkondensation und -dekondensation kritisch hinterfragt werden muss.

In order to examine the structure of chromosoms during the interphase HeLa- cells were synchronised and preperated. In further steps visulaised we the chromosom5 with help of multicour-banding. It could be showed that the chromosom 5 has a similar structure during the interphase as a metaphase- chromosom.