Verteilung strahleninduzierter Brüche auf den Geschlechtschromosomen von Microtus agrestis

Summary

Fibroblast cultures from male and female field voles, Microtus agrestis, were exposed to an x-irradiation of 250 R in order to obtain data on the distribution and frequency of radiation-induced chromosome aberrations in eu- and heterochromatin, especially under the aspect of selection over a longer period of observation. The cultures were harvested between 12 h and 42 days after exposure. Chromosonal aberrations, such as dicentrics, rings and deletions, were observed in the following frequencies: 12 h after irradiation 31,5% in female and 25,9% in male cultures against only 1,9% in the control cultures. Further observation exhibited a slow decrease in the percentage of aberrations.

The localisation of the breaks (deletions) 12 h after irradiation showed an approximately random distribution over the whole chromosome. At the later observation period the development of breakage maxima on some chromosome parts was observed. Compiling the breaks in the euchromatic and heterochromatic regions respectively a breakage ratio of 1:3 was observed 12 h after irradiation; this, when related to equal proportions of chromosomal length, corresponds again to a random distribution. At the later observation period cells with breaks in the euchromatin disappear much faster than cells damaged in the heterochromatin, which alters the breakage ratio in favor of the heterochromatin 42 days after irradiation, the female shows a ratio of 1:4,5 (again related to equal parts of chromosomal length); the male shows a ratio of 1:5,7, 23 days after irradiation.

This selective advantage of cells with chromosome breaks in the heterochromatin over cells damaged in the euchromatin confirms the hypothesis, that loss of heterochromatic portions of a chromosome must not lead to impairment of cell growth, i.e., the heterochromatin plays only a subordinate role in the cell function.

Zusammenfassung

Fibroblastenkulturen von weiblichen und männlichen Tieren der Erdmaus Microtus agrestis wurden mit Röntgenstrahlen von 250 R bestrahlt, um Aufschluß über Verteilung und Häufigkeit strahleninduzierter Chromosomenaberrationen im Eu- und Heterochromatin zu erhalten, und zwar insbesondere unter dem Aspekt der Selektion über einen längeren Zeitraum. Die Kulturen wurden zwischen 12 Std und 42 Tagen nach Bestrahlung abgebrochen. An Chromosomenaberrationen fanden sich dizentrische Chromosomen, Ringchromosomen und Deletionen. Die Aberrationsraten waren 12 Std nach Bestrahlung mit 31,5% beim Weibchen und 25,9% beim Männchen gegenüber 1,9% in den Kontrollkulturen deutlich erhöht. Diese Raten sanken während des weiteren Beobachtungszeitraums langsam ab.

Die Lokalisation der Brüche ergab 12 Std nach Bestrahlung eine annähernd gleichmäßige Verteilung über das gesamte Chromosom; zu späteren Beobachtungszeitpunkten bilden sich über einzelnen Chromosomenabschnitten Bruchmaxima aus. Faßt man jeweils die Brüche auf den euchromatischen und heterochromatischen Abschnitten zusammen, so ergibt sich 12 Std nach Bestrahlung ein Bruchverhältnis von Euchromatin zu Heterochromatin wie 1:3, was umgerechnet auf gleiche Längenanteile wiederum einer Zufallsverteilung entspricht. Mit fortschreitender Kulturdauer sinken die Bruchraten im Euchromatin sehr viel rascher ab als im Heterochromatin, was zu einer deutlichen Verschiebung des Bruchverhältnisses zugunsten des Heterochromatins führt. Beim Weibchen liegt das Verhältnis, bezogen auf gleiche Längenanteile, nach 42 Tagen bei 1:4,5 und beim Männchen nach 23 Tagen bei 1:5,7.

Dieser Selektionsvorteil von Zellen mit Chromosomenbrüchen im Heterochromatin gegenüber im Euchromatin geschädigten Zellen bestätigt die These, daß der Verlust heterochromatischer Abschnitte nicht zu einer Beeinträchtigung der Zellfunktion führen muß, d. h., daß das Heterochromatin für die Funktion der Zelle nur eine untergeordnete Rolle spielt.