Steuerung von Genfunktionen auf chromosomalem Niveau

Überblick

Die unterschiedliche Konstitution der Geschlechtschromosomen in den beiden Geschlechtern hat zur Folge, daß die Anzahl der Kopien der auf diesen Chromosomen gelegenen Gene im männlichen und weiblichen Geschlecht unterschiedlich ist. Solche quantitativ unbalancierten Genkonstitutionen werden, wenn sie größere Anzahlen von Genen betreffen, vom Organismus nicht toleriert. Verschiedene Organismengruppen haben daher spezielle Mechanismen entwickelt, um für einen funktionellen Ausgleich (Dosiskompensation) der verschiedenen Genkopienzahlen zu sorgen. In Säugetieren wird eines der beiden X-Chromosomen des weiblichen Geschlechts inaktiviert, so daß ein der hemizygoten X-Chromosomenkonstitution des männlichen Geschlechts funktionell gleichwertiger Zustand zustandekommt. In Drosophila erfolgt der Ausgleich in der Genaktivität durch erhöhte Aktivität der X-chromosomalen Gene im Männchen.

Die Inaktivierung des Säuger-X-Chromosoms läßt verschiedene grundlegende biologische Mechanismen erkennbar werden. Abgesehen von der Feststellung, daß ganze Chromosomen innerhalb eines Genoms gerichtet funktionell inaktiviert oder hyperaktiviert werden können, ist es von grundlegender Bedeutung, daß eine einmal erfolgte Inaktivierung innerhalb eines Organismus im allgemeinen erhalten bleibt. Das Chromosom muß mithin eine Information aufnehmen, die dafür sorgt, daß es in allen folgenden Zellgenerationen inaktiv bleibt. Man bezeichnet eine solche Information als chromosomales Imprinting. Eine weitere Konsequenz der X-Chromosomeninaktivierung ist, daß verschiedene Zellen von Säugerweibchen eine unterschiedliche Konstitution hinsichtlich der aktiven X-chromosomalen Gene besitzen können. Säugerweibchen sind daher funktionelle Mosaike in Bezug auf die Ausprägung geschlechtsgebundener Gene. Solch eine Mosaikkonstitution läßt sich an geeigneten Merkmalen demonstrieren.

Neben einem funktioneil bedingten physiologischen Mosaikzustand verschiedener Zellen eines Organismus können durch Nondisjunction oder durch mitotische Rekombination auch genetische Mosaikkonstitutionen innerhalb eines Organismus entstehen. Solche genetischen Mosaike haben große Bedeutung für die Lösung entwicklungsgenetischer Fragestellungen erlangt.