Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

158 C. Cremer
Oberflächen der Chromosomenterritorien; aufgrund einer vermutlich komplex
gefalteten Oberfläche können sich seine Verzweigungen von der einhüllenden
Peripherie ins Innere der Territorien bis zu einzelnen dort lokalisierten
Chromatindomänen fortsetzen. Werden in den benachbarten Oberflächen verschiedener
Territorien Doppelstrangbrüche induziert, z.B. durch ionisierende
Strahlung, so können durch deren Reparatur ( ” illegitime“ Rekombination)
strukturelle Chromosomenaberrationen entstehen, z.B. Translokationen [27].
Eine unmittelbare Konsequenz der im ICD-Modell postulierten Lokalisation
von Genen liegt in einer möglichen, erheblichen funktionellen Bedeutung
nichtkodierender DNA. Im Unterschied zu einer allgemeinen Würdigung
der strukturellen Bedeutung nichtkodierender DNA [63, 97] wird hier
der nichtkodierenden DNA die (zusätzliche) spezifische strukturelle Funktion
zugeordnet, eine Lokalisierung von zu transkribierenden DNA-Abschnitten
(bzw. DNA-Bindungsstellen für Transkriptionsfaktoren) an der Oberfläche
der Territorien sicherzustellen. Demnach könnten Mutationen im Bereich der
nichtkodierenden DNA wesentliche funktionelle Konsequenzen haben, wenn
sie z.B. durch eine lokale Änderung der Oberflächentopologie eines Territoriums
zu einer veränderten Anbindung von Transkriptionsfaktoren führen.
Eine weitere unmittelbare Konsequenz des ICD-Modells ist die Möglichkeit,
den Funktionszustand des Chromatins durch eine räumliche Verschiebung
von DNA-Sequenzen zu beeinflussen. Beispielsweise könnten Gene durch
räumliche Lokalisation transkriptionsrelevanter Sequenzen an der Oberfläche
des Territoriums für eine Bindung von Transkriptionsfaktoren zugänglich
gemacht und damit aktiviert bzw. durch Verschiebung der Bindungssequenzen
ins Innere des Territoriums inaktiviert werden. Damit würde der Topologie
der Chromatinstruktur in Chromosomenterritorien eine erhebliche funktionelle
Bedeutung zukommen. Bei der postulierten dynamischen Modifikation
der funktionellen Chromatinstruktur ist eine wesentliche Beteiligung
spezifischer Proteine und Proteinkomplexe wahrscheinlich [53, 71, 72].
8.3 Ergebnisse
8.3.1 Ausdehnung individueller Chromosomenterritorien
im Zellkern: Vergleich mit quantitativen Voraussagen
Wird auf der Grundlage von Distanzmessungen zwischen relativ nahe benachbarten
Genen (bis zu ca. ein bis einigen Megabasenpaaren) aufgrund des
Random-Walk-Modells [96] eine Extrapolation zu Distanzen zwischen weit
entfernten chromosomalen Sequenzen (z.B. Telomeren) vorgenommen, so ist
die erwartete mittlere Distanz etwa so groß oder noch größerwiederZellkerndurchmesser.
Aus Lasermikrobestrahlungsexperimenten in vivo [24,108]
sowie aus lichtmikroskopischen Beobachtungen in situ aufgrund von Chromosome
Painting (Übersicht: [26]) ergaben sich hingegen maximale chromosomale
Distanzen, die wesentlich geringer waren als die Ausdehnung der untersuchten
Säugerzellkerne. Demnach kann die Struktur eines Interphasechromo-