Riesenchromosom

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Polytänchromosomen in einer Speicheldrüsenzelle von Chironomus sp.

Präparierte Polytänchromosomen von Drosophila

Als Riesenchromosom oder Polytänchromosom wird eine Vervielfachung eines einzelnen Chromosoms bezeichnet, die ohne eine Teilung der Zelle vollzogen wird. Der Vorgang bei dem ein Riesenchromosom gebildet wird, wird auch als Polytänisierung oder gleichbedeutend als Endoreplikation bezeichnet. Riesenchromosomen sind viel größer als normale Chromosomen und können durch ein Lichtmikroskop gut erkannt werden.

Riesenchromosomen entstehen durch mehrfache Replikation während der Interphase. Die einzelnen homologen Chromosomen liegen exakt ausgerichtet eng aneinander, so dass dichter gepackte Bereiche (Heterochromatin) als „Banden“ sichtbar werden. Aufgrund dieser Banden hat man schon frühzeitig Chromosomenkarten erstellen können.

Beispielsweise bilden Zellen mit acht Chromosomen (vier Chromosomenpaaren) vier Riesenchromosomen. Die Polytänisierung geht oft mit zehn oder mehr Replikationsrunden einher, so dass „Kabel“ von 1024–2048 identischen ausgestreckten Chromatin-Fäden entstehen.

In transkribierten Bereichen kommt es zu einer Entspiralisierung, wodurch der Gen-Ort heller erscheint. Solche Regionen bezeichnet man als Puff, besonders große Puffs bezeichnet man nach ihrem Entdecker Édouard-Gérard Balbiani (1823-1899) als Balbiani-Ring.

Besonders große Polytänchromosomen finden sich in den Speicheldrüsen der Larven von Insektenarten wie der Zuckmücke (Chironomus sp.), wo sie 1881 von Balbiani erstmals beschrieben wurden, oder bei der Fruchtfliege Drosophila melanogaster. Zumindest bei D. melanogaster sind auch viele andere Gewebe polytän. In Spinndrüsen von Insektenlarven kurz vor und während der Verpuppung findet man ebenfalls polytäne Chromosomen. Die Gene, die für die Seidenproteine kodieren, sind dort als Balbiani-Ringe (sehr hohe Transkriptionsraten) zu identifizieren.

Polytänchromosomen treten auch bei Springschwänzen (Collembola), bei einigen Pflanzen in den Suspensorzellen, bei Wimpertierchen (Ciliophora) und Zweiflüglern (Diptera) in den Speicheldrüsen, Borstenbildungszellen und Nährzellen auf.