Harlekin-Chromosom

Unter dem Taylor-Experiment versteht man in der Genetik einen Versuch des US-amerikanischen Molekularbiologen James Herbert Taylor. Dieser untersuchte 1957 mit radioaktiv markierten Nukleotiden (Bausteinen der DNA) den Replikationsmechanismus der DNA. Er bestätigte damit nicht nur die Ergebnisse des Meselson-Stahl-Experiments, sondern entdeckte auch, dass es während der Mitose Austausche zwischen Chromatiden gibt.

Der Versuch

Für den Versuch benutzte Taylor Wurzelzellen der Römischen Hyazinthe (Bellevalia romana (L.) Rchb.) Er ließ diese Zellen einen Zellzyklus lang in Medium mit ³H-markiertem Thymidin wachsen, so dass es in der S-Phase in die DNA eingebaut wird. Danach ließ er sie noch einmal einen Zellzyklus lang auf einem Medium mit normalem Thymidin wachsen, so dass dieses zur Replikation in der S-Phase genutzt wurde.

Die Metaphase-Chromosomen (maximal verkürzt und in der bekannten X-Form) wurden dann per Autoradiographie sichtbar gemacht und im Mikroskop betrachtet.

Ergebnisse

Die Metaphasechromosomen nach dem ersten Zellzyklus auf dem Medium mit ³H-markiertem Thymidin waren bei beiden Chromatiden radioaktiv markiert. Die beiden Stränge der elterlichen Doppelstrang-DNA dienten also jeweils als Matrizenstrang, an den ein neuer Strang (hier mit markiertem Thymidin) synthetisiert wurde. Nach dem zweiten Zellzyklus auf dem Medium mit normalem Thymidin war meist nur eine Chromatide der Metaphasechromosomen radioaktiv markiert, die andere nicht. Das bedeutet, dass jede Chromatide aus einem DNA-Strang besteht und dass dieser semikonservativ repliziert wird.

Taylor beobachtete nach dem zweiten Zellzyklus auch Chromosomen, die nicht "halb markiert" oder vollkommen unmarkiert waren, sondern auch solche, die nur in Teilbereichen markiert waren, sogenannte Harlekin-Chromosomen. Daraus schloss Taylor, dass es in der Mitose Austausche zwischen Chromatiden gibt.

Das Meselson-Stahl-Experiment macht nur die Aussage, dass die Chromosomen zu 50 % aus alter und 50 % aus neuentstandener DNA bestehen, ein Zusammenhang zu den Chromatiden lässt sich daraus nicht herleiten.

Bedeutung des Versuchs

Der Austausch von DNA-Sequenzen ist normalerweise kein Problem, da Schwesterchromatiden genetisch identisch sind. Es sind jedoch auch Allel-Austausche zwischen Nicht-Schwesterchromatiden möglich, so dass es zu so genannten somatischen Mosaiken kommen kann. Es kann zudem auch zu inäqualem Crossing-over kommen, so dass Duplikationen oder Deletionen entstehen.