Schwesterchromatid-Austausch

Schwesterchromatiden sind die beiden gleichartigen DNA-Stücke, die in diesem Stadium des Zellzyklus parallel angeordnet sind.

Während dieser Phase kann ein Austausch von ganzen, mehr oder weniger großen Chromosomenstücken stattfinden. Einerseits weil die DNA-Stränge nahe beieinander liegen und andererseits weil die DNA-Moleküle von Enzymen auseinander gezogen werden, um für die neu entstehende Zelle verdoppelt zu werden, wobei es zu Spannungen im Molekül kommt. An diesen offenen Stellen, den Replikationsgabeln, finden die Überkreuzungen der Chromosomenstücke statt (crossing over). Dabei kommt es – auch unter natürlichen Bedingungen – zu Strangbrüchen, die vom Reparatursystem der Zelle wieder geflickt werden. Bei der Reparatur kann es passieren, dass „falsche“ Stücke zusammengefügt werden. Dadurch erhält die DNA neue Eigenschaften, ein normaler Vorgang in der Evolution. Es kommt auch zu Vernetzungen (cross-linking) der DNA-Moleküle, was zur Hemmung oder gar dem Verlust der DNA-Funktion führen kann. Die Vernetzungen sind wieder feste kovalente chemische Bindungen, die nicht leicht zu lösen sind.

Im Labor werden zur Erhöhung der Strangbruchraten Chemikalien eingesetzt wie z. B. Mitomycin C (seit langem gut bekannt als Auslöser von Schwesterchromatid-Austauschen) oder Phytohämagglutinin (eine Substanz aus Bohnen, die menschliche Blutzellen verklumpen –  agglutinieren – lässt und Lymphozyten zur Teilung anregt), um die Stabilität bzw. Anfälligkeit vom Chromosomen zu testen. Der Schwesterchromatid-Austausch-Test ist eine gängige Methode zur Charakterisierung der Chromosomeneigenschaften. Außer mutagenen Chemikalien kann auch ionisierende Strahlung (Röntgen- und UV-Strahlung) zu Strangbrüchen und Schwesterchromatid-Austausch führen. Seit Jahren wird darüber diskutiert, ob auch hoch- und niederfrequente Felder solche Auswirkungen haben können. Viele Experimente sprechen dafür.

Nach der gängigen Vorstellung kann jeder Eingriff in die DNA-Struktur eine Entartung von Zellen zur Folge haben. Entartung bedeutet, dass Wachstum, Funktion und Absterben einer Zelle nicht mehr den eigentlichen Regeln.

Autor: KATALYSE Institut

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