Valku kodeerivate geenide lokalisatsioon kromosoomides

   Klassikalise geneetika reeglite järgi peaks iga valku-kodeeriv DNA segment olema haploidses tuumas ühekordselt. Tegelikult on aga taimede ja loomade erinevate geenide kloneerimine näidanud, et vaid 25-50% valku-kodeerivatest geenidest on hulkraksete organismide genoomis esindatud üksikuna; ülejäänud on duplitseerunud. Duplitseerunud geenid kodeerivad mitteidentseid sugulasvalke (näiteks beeta-globiinid, tubuliinid). Duplitseerunud geenid pole enamasti identsed, vaid koosnevad väga sarnastest järjestustest, mis kodeerivad sarnaseid valke. Mõned geeniperekonnad võivad aga sisaldada sadu liikmeid (näiteks immunoglobuliinid, transplantatsiooni antigeenid). Lisaks funktsionaalsetele duplitseerunud geenidele esineb genoomis ka duplitseerunud mittefunktsionaalseid geenikoopiaid e. pseudogeene.
    Selleks, et näidata genoomsete markerite (nukleotiidijärjestuste, geenide, restriktsioonisaitide, fragiilsaitide jms.) lokalisatsiooni kromosoomides ja hinnata nendevahelisi kaugusi kromosoomis, koostatakse iga liigi jaoks kromosoomikaardid. Kromosoomikaardi all mõeldakse skeemi, millele on kantud geneetilised, tsütogeneetilised või molekulaarsed märgised, nende järjestus ja vahekaugused. Kromosoomikaardid võib jagada kahte suurde gruppi: geneetilised ja füüsilised. 
    Geneetiline kaart (genetic map) koostatakse geneetilise analüüsi põhjal; see kujutab aheldunud geenide paiknemist kromosoomis üksteise suhtes. Geenidevahe suhtelist pikkust mõõdetakse rekombinatsioonisageduse kaudu ja väljendatakse sentimorganites (cM) e. morganiidides. 1 cM on distants geenide vahel, mille rekombinatsioonisagedus on 1%. Rekombinatsioonisagedus erinevate liikide genoomides ja ka erinevates kromosoomides erineb. Nii näiteks näitab rekombinatsioonisagedus 1% pärmil, et vastavate geenide vaheline kaugus on umbes 3103 bp e. 3 kb. Inimesel on aga rekombinatsioonisagedus 1% nende geenide vahel, mille kaugus on 106 bp e. 1 Mb.
     Kõik ühes kromosoomis paiknevad geenid on sünteensed; sünteensete gruppide arv vastab seega liigi erinevate kromosoomide arvule (näiteks inimese puhul on see 24, st. 22 autosoomi, X ja Y). Geeniahelduse tõttu päranduvad ühes kromosoomis paiknevad geenid enamasti koos. Mida kaugemal aga geenid üksteisest kromosoomis asuvad, seda suurem on nendevahelise geenisiirde e. krossing-overi tõenäosus. Seetõttu on aheldusgruppe, eriti pikkades kromosoomides, tavaliselt rohkem kui üks kromosoomi kohta. 
    Füüsiliste kaartide (physical map) hulka kuuluvad tsütogeneetilised ja molekulaargeneetilised kaardid. Tsütogeneetiline kaart näitab tsentromeeri, sekundaarsooniste, kromomeeride, eu- ja heterokromatiinivöötide jms. asukohti. Molekulaargeneetilised kaardid kujutavad kromosoomis füüsikalis-keemilise analüüsiga määratud järjestustüüpe, ensüümide toimepunkte, geene ja geenivahemikke, kusjuures nende pikkusi ja vahekaugusi mõõdetakse nukleotiidipaaride arvuga. 
    Üheks võimaluseks, millest lähtudes kromosoomide füüsilist kaarti koostada, on kromosoomivöödistused. Vöötide mustril baseeruvad kromosoomikaardid on aga üsna väikese lahutusega, sest iga G-vööt võtab enda alla suhteliselt suure (2.5-10%) ala kromosoomist, sisaldades üle 2Mb DNA-d. Märgistatud DNA proovidega in situ hübridiseerimisel saab geene lokaliseerida mingisse kindlasse kromosoomivööti. Ühes kromosoomivöödi alas on aga palju geene. Nii on näiteks inimesel 1000-vöödi karüotüübi korral ühes vöödis vähemalt 50-100 geeni (arvestusega, et inimesel on 50 000 - 100 000 struktuurgeeni). 
    Füüsiliste kromosoomikaartide hulka kuuluvad näiteks restriktsioonikaardid, mis näitavad restriktsioonil osalevate ensüümide toimepunktide paiknemist kromosoomi DNA-s. Praeguseks on inimese DNA-s identifitseeritud tuhandeid restriktsioonifragmentide pikkuse polümorfisme e. RFLP (restriction fragment length polymorphisms, RFLP) kui geenimarkereid. Nende polümorfsete markerite pärandumise analüüsil saab koostada erinevate RFLP-ide aheldatuse kaarte ning analüüsida siis neid juba teadaolevate geenide asukohtade suhtes. Näiteks võiks tuua autosomaalse retsessiivse haiguse tsüstilise fibroosi (CF), mille geen lokaliseeriti aheldatuse analüüsil 7. kromosoomi. Kasutades mõlemal pool geeni paiknevaid RFLP-e kloneeriti geen, mille produkt oli siis veel tundmata.
    Geenikaardistamine (gene mapping) eeldab päranduvate DNA markerite olemasolu, millega määratleda mingi lookus kromosoomis. Geenikaartide koostamisel kasutatakse erinevaid markereid (funktsionaalsed geenid, teadmata funktsiooniga DNA segmendid, kromosoomimarkerid jt.). Kromosoomimarkerite hulka kuuluvad näiteks heterokromatiini variandid, fragiilsaidid ja struktuurselt aberrantsed kromosoomid. Esimeseks inimese geeniks, mis lokaliseeriti markerkromosoomi abil oli Duffy veregrupi geen FY, mis segregeerus koos 1. kromosoomi suure C-vöödiga (tsentromeerse heterokromatiini variant). FY geen lokaliseeriti 1q21-25 kromosoomialasse. Duffy veregrupi geen, mis kaardistati 1968.a. R.P.Donahue jt. poolt, oli üldse esimeseks autosomaalseks kaardistatud geeniks inimesel. Järgneva 10 aasta jooksul kaardistati umbes 360 genoomset markerit. Veel 20 aasta möödudes, 1998.a. 23. oktoobril ajakirjas Science avaldatud andmetel, on inimesel lokaliseeritud mingisse kromosoomi või paljudel juhtudel ka kindlasse kromosoomivööti juba 30181 unikaalset geeni. Tänu geenikaardistamise meetodite tormilisele arengule kasvab kaardistatud geenide hulk väga kiiresti; lõplik eesmärk on kaardistada ja sekveneerida kogu inimese genoom. Seni koostatud kromosoomikaartide hulgas on täiuslikemad pärmi, maisi, nisu, tomati, aedherne, äädikakärbse, kana, hiire ja inimese omad.

Tandeemselt korduvate geenide lokalisatsioon kromosoomides

    Vastupidiselt enamusele valku-kodeerivatele geenidele, on 5S RNA, rRNA, tRNA ja histoonide geenid korratud väga paljude koopiatena, millel on identsed või peaaegu identsed kodeerivad järjestused ja mis paiknevad tandeemselt e. üksteise järel.
    Tandeemselt korratud geenide hulka kuuluvad 45 pre-rRNA, 5S rRNA, erinevate tRNA-de ja ühe valkude klassi, histoonide, geenid. Kõige sagedamini paiknevad nende geenide praktiliselt identsed koopiad üksteise järel (tandemitena). 
    Kõigi struktuursete RNA-de geenid esinevad eukarüootses rakus paljude koopiatena. Nii pre-rRNA kui ka 5S-rRNA geenid on esindatud 100 või enama koopiana kõigil liikidel (sh. ka pärmil); üle 20 000 5S RNA geenikoopia on aga näiteks konnal. Ribosomaalsete geenide transkribeeritavad osad on ühel indiviidil identsed või peaaegu identsed; mittetranskribeeritavad speiser-alad võivad aga varieeruda. 70-ndate aastate algusest alates, kui võeti kasutusele in situ hübridiseerimise meetod, sai kõigepealt võimalikuks just korduvate DNA järjestuste, sh. ka tandeemselt korduva DNA lokaliseerimine kromosoomides. Nii näiteks kaardistati inimese ribosomaalse RNA geenid kromosoomipiirkondadesse 13p12, 14p12, 15p12, 21p12 ja 22p12, mis olid juba varem identifitseeritud kui tuumakese organisaatori piirkonnad kromosoomis. 5S RNA tandeemselt korratud geenid on inimesel lokaliseeritud kromosoomialasse 1q42. Erinevate tRNA-de koopiate arv varieerub 10-100-ni.
    Histoone leidub eukarüootsetes rakkudes väga palju, ligilähedaselt samas hulgas kui DNA-d, kusjuures iga histooni klass moodustab vähemalt 0.5-1% kõigist raku valkudest. Erinevad histoonide geenid on esindatud kõigil hulkraksetel 50-500 koopiana rakus. Pärmil on aga näiteks igat histooni geeni vaid 2 koopiat, kusjuures on näidatud, et juba ühe koopia olemasolu oleks piisav. Kõrgematel organismidel ei pea tingimata kõik histoonide geenide koopiad samaaegselt funktsioneerima (see sõltub arenguperioodist, raku tüübist jne.). Paljudel hulkraksetel, sh. ka mõnedel selgroogsetel (näiteks konnad ja vesilikud) on kõigi histoonide klasside geenid (H1, H2A, H2B, H3 ja H4) klasterdunud ühte 5-6 kb suurusesse alasse, kusjuures kogu see klaster on tandeemselt korratud. Iga histooni geen selles klastris on sõltumatu trankriptsiooniühik. Kodeerivad alad on histooni korratud geenides praktiliselt identsed, speiser-alades võib aga leida suuri erinevusi geenikoopiate vahel ühes geeniklastris, seda isegi ühe indiviidi piires. Erinevate histoonide geenidevaheline kaugus on imetajatel mõnevõrra suurem ja geenikoopiate arv väiksem kui selgrootutel. Näiteks on inimesel histoonide geenid korratud rakus 20-50 korda ja enamik neist paikneb üksteisest kaugemal kui 10 kb. Hiire ja inimese histoonide geenide ja neid ümbritseva DNA sekveneerimine on näidanud, et isegi siis, kui histoonide geenid ei ole klasterdunud, on korduvad valku-kodeeriva regiooni DNA järjestused peaaegu identsed. Mis puutub histoonide lokalisatsiooni inimese kromosoomides, siis selle kohta on teada järgmist: H1 histooni perekonnad (family) 2, 3 ja 4 on lokaliseerunud vastavalt 1q21, 6p12-q21 ja 12q11-21 kromosoomipiirkonda. H2A ja H2B geenid on klasterdunud 7q32-36 alasse ja H3 ja H4 histoonide geenid kromosoomipiirkonda 1q21.

Korduv-DNA lokalisatsioon kromosoomides

    Lisaks duplitseerunud ja tandeemselt korratud geenidele leidub taimede ja loomade genoomis mitmeid korduv-DNA klasse. Väga suur osa eukarüootide genoomist (inimesel umbes 50%) koosneb korduv-DNA-st (repetitive DNA or repDNA), kus teatud järjestuse elemendid on korratud väga palju kordi, kas üksteise järel paiknevatena e. tandeemselt (tandem repeats) või hajuskordustena (interspersed sequences) unikaalsete järjestuste vahel. 
    Korduvate tandeemsete järjestuselementide hulka kuuluvad satelliitsed, minisatelliitsed ja mikrosatelliitsed järjestused. Selline jaotus on tingitud korduste arvu ja järjestuste pikkuse erinevusest. Erineb ka vastavate kordusjärjestuste lokalisatsioon kromosoomides. Korduv-DNA ei ole genoomis paigutunud juhuslikult, vaid organiseerunud teatud kindlal viisil. 
    Nimetus “satelliit-DNA” pärineb ajast, kui gradientfuugimisel näidati, et lihtsa järjestusega DNA-d saab G-C paaride jaotuse erinevuse järgi eraldada kogu raku DNA-st satelliitfraktsioonina. Satelliit-DNA  e. satDNA (satellite DNA or satDNA) hulka kuuluvad tandeemselt korduvad DNA järjestused, mille korduste arv ulatub 10³-10⁷. Kordusühikute pikkus varieerub ühest kuni mitme tuhande aluspaarini. Suurem osa lihtsa järjestusega DNA-st koosneb lühikestest (5-10 bp) järjestustest, kuigi selgroogsete ja taimede genoomides leidub sageli ka 20-200 bp pikkusi tandeemseid kordusi. Lookuste arv on tavaliselt väike, üks või kaks kromosoomi kohta. Tabelis 4 on toodud mõned näited lihtsa järjestusega DNA paiknemise kohta eukarüootide kromosoomides. Igas taime või looma rakus on mitut tüüpi lihtsa järjestusega DNA-d, mida iseloomustavad erinevad kordusüksused. Inimesel on teada vähemalt 10 klassi lihtsa järjestusega DNA-d, kusjuures iga klass võtab enda alla 0.5-1% (alfa-sat-DNA aga 1-5%) genoomist. Mõnedel liikidel on korduvatel elementidel väga sarnased järjestused; näiteks puuvilja- e. äädikakärbsel Drosophila virilis moodustavad 7 bp kordused satelliidid II ja III, mis erinevad satelliidi I kordustest vaid ühe nukleotiidi poolest (vt. tabel 4).

Tabel 4. Lihtsa järjestusega DNA paiknemine kromosoomides erinevatel liikidel
 

Liik	bp	Korduvühiku järjestus	Lokalisatsioon
äädikakärbes
Drosophila	5	AGAAG	Yp, Yq
melanogaster		ATAAT	2.kromosoomi cen heterokromatiinis, 2q
	7	ATATAAT	telomeeri lähedal
	10	AATAACATAG	kõigi kromosoomide cen heterokromatiinis
		AGAGAAGAAG	2q telomeeri alas
Drosophila virilis	7	ACAAACT (sat I)	tsentromeerses heterokromatiinis
		ATAAACT (sat II)
		ACAAATT (sat III)
merisiga	6	CCCTAA	tsentromeerses heterokromatiinis
Cavia porcellus
tavakeksik	10	ACACAGCGGG	tsentromeerses heterokromatiinis
Diplodomys ordii
aafrika rohepärdik	172	-	kromosoomi õlgades
Cercopithecus aethiops
inimene	171	-	tsentromeerses heterokromatiinis
Homo sapiens

    Satelliit-DNA paikneb struktuurses heterokromatiinis. In situ hübridiseerimisel on näidatud, et hiirel, inimesel (vt. tabel 5) ja ilmselt üldse kõigil imetajatel lokaliseerub enamus satDNA-d kromosoomis peritsentromeerselt ning telomeeri piirkonnas. Erandina asub lihtsa järjestusega DNA näiteks aafrika rohepärdikul põhiliselt väljaspool tsentromeeri piirkonda. Lihtsa järjestusega DNA-d reeglina ei transkribeerita. Funktsiooni osas oletatakse, et kuna palju korduva DNA järjestused lokaliseeruvad valdavalt kromosoomi tsentromeeri ja telomeeri piirkonda, siis on nad olulised kromosoomide struktuurse terviklikkuse tagamisel. Samuti arvatakse, et repDNA (satelliit-DNA) omab funktsiooni kromosoomide lahknemisprotsessis.

Tabel 5. Inimese satelliit-DNA järjestuste lokalisatsioon
 

Kordus	Satelliit	Lokalisatsioon kromosoomis
5 bp	II,III	9. kromosoomi peritsentrilises piirkonnas, Y-kromosoomi tsentromeerses heterokromatiinis, tõenäoliselt ka teiste kromosoomide tsentromeerides
42 bp	I	lokalisatsioon sama, mis 5 bp kordustel; v.a.16. kromosoom
48 bp	-	21., 22. ja Y-kromosoomi peritsentromeerses piirkonnas
68 bp	beeta	kromosoomides 1, 9, 13, 14, 15, 21, 22 ja Y
171 bp	alfa	kõigis kromosoomides peritsentromeerselt

    Tänu repDNA kloneerimisele on leitud palju erinevaid lihtsa järjestusega DNA variante, mida võib kasutada kromosoomimarkeritena. Enamik geneetiliselt polümorfiseid korduvjärjestusi asub geenidevahelistes alades. Inimesel leidub suhteliselt lühikestes, 1-5 kb pikkustes genoomialades kordusjärjestusi, mida nimetatakse minisatelliitideks (minisatellites). Minisatelliidid koosnevad 15-100 bp pikkadest DNA järjestustest, mida on lookuses tandeemselt korratud 10-1000 korda. Minisatelliitseid lookusi on genoomis mõni tuhat ning korduste arv erinevates lookustes erineb.. Võrreldes satelliitsete järjestustega on nad rohkem hajutatud üle genoomi ning koondunud peamiselt telomeersetesse piirkondadesse. Minisatelliidi sünonüümina kasutatakse terminit VNTR järjestus (VTNR or variable number of tandem repeat sequence). Minisatelliidid on polümorfsed ning nende alade pikkuse põhjal saab iga inimese jaoks koostada unikaalse DNA sõrmejälje (DNA fingerprinitng). Analüüsiks piisab vaid sõrmeotsa verest (vereplekk). Paljud minisatelliidid sisaldavad sarnaseid järjestusi, mida nimetatakse põhimotiiviks (core sequence). See järjestus on osa iminisatelliitse lookuse kordusühikust. Arvatakse, et taoline põhimotiiv aitab säilitada minisatelliitide varieeruvust, soodustades ebavõrdset krossing-overit tandeemsete korduste lookuste vahel. 
   Mikrosatelliitsed järjestused (microsatellite sequences) koosnevad tandeemselt korratud lühikestest (1-6 bp pikkustest) lihtsatest motiividest, sellest ka nende nimetus lihtne tandeemne kordus e. STR (simple tandem repeat or STR). Mikrosatelliidid paiknevad genoomis väga paljudes kohtades ning kujutavad endast tandeemselt korratud lihtsaid DNA motiive, mille pikkus inimestel  varieerub (polümorfism). Mikrosatelliite analüüsitakse PCR-i meetodil. Leitud on mono-, di-, tri-, tetra- ja pentanukleotiidesid tandeemseid kordusi. STR järjestustes leitakse kõigi nukleotiidide kombinatsioone. Kõige sagedamini leitakse inimese genoomis (CA)n× (GT)n dimeerseid kordusi, mida sagedamini tähistatakse (CA)n. Inimese genoomis on leitud 5×104-105 (CA)n korduste koopiat. Dinukleotiidesd STR järjestused esinevad genoomis umbes iga 6 kb, tri- ja tetranukleotiidsed järjestused aga 300-500 kb järel. STR lookused on tihti seotud Alu järjestuste 3' otstega ning arvatakse, et nad tulenevad Alu poly(A) saba järjestuse degeneratsioonist. Polümorfseid STR järjestusi on kirjeldatud primaatide genoomis nii geenidevahelistes alades kui ka kodeerivates ja mittekodeerivates (intronites ja külgnevates järjestustes) geenialades. Kodeerivates alades on leitud ainult trinukleotiidseid kordusi. STR kordused on ideaalseteks markeriteks genoomi kaardistamisel ja geneetilise ahelduse analüüsil, olles kasulikud ka haigusgeenide isoleerimisel (näiteks müotooniline düstroofia, tsüstiline fibroos, Duchenne/Beckeri lihasdüstroofia ning Huntingtoni tõbi). Samuti on näidatud, et polümorfsete trinukleotiidsete järjestuste ekspansioon geeni 5' otsas võib olla paljude raskete geneetiliste haiguste peamiseks põhjuseks (müotooniline düstroofia, fra(X) sündroom jt.). Polümorfsed mikrosatelliidid on väga väärtuslikud markerid ka kohtumeditsiinis ja isaduse tuvastamisel, samuti molekulaarse evolutsiooni uurimisel. 

Hajuskorduste lokalisatsioon kromosoomides

   Erinevalt tandeemsetest kordustest on hajuskorduste järjestused e. IRS (interspersed repeated sequences or IRS) järjestused hajutatud üle kogu genoomi unikaalse DNA järjestuste vahele. Lähtudes korduvjärjestuse elemendi pikkusest eristatakse lühikesi ja pikki DNA hajuskordusi.
    Lühikeste hajuskorduste e. SINES (short interspersed repeated DNA elements or SINES) hulka kuuluvad Alu kordused, mis moodustavad näiteks inimese genoomist 3-10%. SINE on 150-300 bp pikkune järjestus, mis on genoomis esindatud 10⁵-10⁶ koopiaga. Oletatakse, et need kordused vastavad 7SL RNA pseudogeenidele ja omavad analooge paljude teiste liikide genoomides. 
    Peamine klass pikkade hajuskorduste e. LINES (long interspersed repeated DNA elements or LINES) hulgas on inimesel KpnI e. L1 järjestused, mis on esindatud genoomis 10⁴-10⁵ koopiaga; LINE pikkus varieerub 1,5-6 kb. L1 järjestus omab homoloogiat teatud retroviirusjärjestustega, kuid erinevalt retroviirustest ja paljudest teistest retrotransposoonidest puuduvad neil pikad terminaalsed kordused. LINE elemendid moodustavad imetajate genoomist 11-17%. Enamus L1 koopiaid on deleteeritud või sisaldavad teisi mutatsioone, mistõttu nad pole funktsionaalsed. Inimese 100 000 L1 koopiast on siiski umbes 50 aktiivsed. Neist 5 lokalisatsioon on teada (kromosoomides 7,9,14,20 ja 22). Inimese L1 sisaldab 2 ORF-i. ORF-1 kodeerib RNA-seoselist valku p40, mis seob spetsiifiliselt L1 mRNA-d ning lokaliseerub ribonuleiinkompleksina tsütoplasmas. p40 ekspressiooni on kirjeldatud teratokartsinoomides ja testikulaarsetes kasvajates. ORF-2 produkti pole seni suudetud detekteerida, kuigi rakukultuuris on näidatud tal olevat endonukleaasi- ja pöördtranskriptaasi-aktiivsus. Seega võiks  funktsionaalsete L1 järjestuste pealt sünteesitud valk olla oluline näiteks kromosoomimurdude reparatsioonil. Ülevaate lineaarsetest kordustest annab tabel 6.

Tabel 6. Lineaarsete korduste iseloomustus

Kordusala   Korduse tüüp    Korduste arv   Kordusühik    Lookuste arv   Lokalisatsioon 

satelliit DNA     tandem           10³-10⁷            1-10³ bp           väike (1-2)       struktuurses hk.
                                                                                  kromosoomis     (C-vöötides)
minisatelliit      tandem            10-10³             15-100 bp           mõni tuhat      geenide vahelistes    
(VNTR)                                                                                            genoomis     alades, telomeerides
mikrosatelliit    tandem           10⁴-10⁵           1-6 bp              üle genoomi     geenide vahelistes
(STR)                                                                                                                      alades (ka geenides) 

hajuskordus       üksik     
(IRS)                     SINES            10⁵-10⁶           150-300 bp       üle genoomi     R-vöötides
                              LINES            10⁴-10⁵           1.5-6 kb            üle genoomi      G-vöötides    

 
    Hajuskordused paiknevad genoomis ühtlaselt. Nende lokalisatsiooni saab metafaasi kromosoomides kindlaks teha in situ hübridisatsioonil (Alu või L1 korduste kasutamisel DNA proovidena). Nii hübridiseeruvad Alu järjestused eelistatult kromosoomipiirkondadesse, mis vastavad G-vöödistuse heledatele aladele, L1 järjestused hübridiseeruvad aga G-vöödistuse tumedatesse aladesse. Võib ju ka teisiti öelda, et lühikesed hajuskordused paiknevad eelistatult R-vöötide ja pikad hajuskordused G-vöötide alades. Selline SINES/LINES muster vastab vara- ja hiljareplitseeruvate vöötide mustrile. Üht tüüpi hajuskordused klasterduvad DNA domäänidesse, mis on suuremad kui kromosoomi ling (60-120 kb). Seetõttu arvatakse, et SINES ja LINES kordused võivad mõjutada kromatiini konformatsiooni ja olla seega seotud >60 kb domäänide transkriptsiooniaktiivsusega. Hajuskorduste lokalisatsioon kromosoomis langeb kokku genoomi üldise organisatsiooniga, nagu näha ka tabelis 7. 

Tabel 7. Hajuskorduste lokalisatsioon kromosoomides ja iseloomustus
 

	Alu-vöödid	L1-vöödid
lokalisatsioon	R-vöödi alas	G-vöödi alas
aluspaarid	G+C rikkad	A+T rikkad
CpG saared	sisaldavad CpG saari	ei sisalda CpG saari
replikatsioon	varase S-faasis	hilises S-faasis
geenid	housekeeping geenid	koespetsiifilised geenid

   Paljud (mitte kõik) intronid sisaldavad Alu järjestusi, mis mRNA protsessingul lähevad koos intronitega kaduma. Alu kordused ei paikne aga intron/ekson piirialas ning ilmselt ei oma tähtsust introni eemaldamisel. Transkriptsiooniühikus ei ole Alu järjestustele kindlaid fikseeritud kohti. Lisaks intronitele võivad nad paikneda ka näiteks transkriptsiooniühiku mittekodeerivates 5' või 3' otstes, mitte aga eksonites. 
    Kuigi alamate eukarüootide rakud sisaldavad palju vähem repDNA-d kui imetajatel, on ka näiteks pärmil ja äädikakärbsel 5-15% DNA-st korduv. Neil mõlemal liigil on leitud pikki (umbes 5 kb) hajuskordusi  e. IRS-e, mis on pärmi genoomis korratud 50-100 ja äädikakärbsel umbes 1000 koopiana. Nende korduste üheks eripäraks on võime transposeeruda, mistõttu nad erinevad oluliselt imetajate IRS-idest.

Polüteniseerumine ja polüteensed kromosoomid

    Polüteniseerumine on endoreduplikatsiooni modifikatsioon, misläbi tekivad polüteensed kromosoomid. Polüteenseid kromosoome kirjeldatakse nii ainuraksetel, taimedel kui ka loomadel, sealhulgas imetajatel. Neid esineb lisaks süljenäärme rakkudele ka Malpighi rakkudes, ovariaalsetes toiterakkudes, naha- ja sooleepiteelis, trofoblasti rakkudes ning taime endospermi rakkudes. Polüteensed kromosoomid võivad olla üle saja korra suuremad kui metafaasi kromosoomid ning on analüüsitavad mikroskoobis juba väikese suurenduse juures. Sellest ka nimetus hiidkromosoomid. Polüteensed kromosoomid tekivad kromatiidide korduva replikatsiooni tagajärjel rakutsükli S-faasis. Viie järjestikuse replikatsiooni läbi tekib näiteks 32-kromatiidiline, 9 replikatsiooni läbi 512-kromatiidiline ja 10 replikatsiooni läbi 1024-kromatiidiline kromosoom. Erinevalt endoreduplikatsioonist, jäävad polüteniseerumisel kromatiidid kokku ja paarduvad. Ka ei järgne tuuma ja raku jagunemist. Hiidkromosoomid on seega polüteensed e. paljuniidilised väga suured interfaasi kromosoomid. Polüteniseerumisel moodustub piki kromosoomi vöötide muster, mis koosneb erineva laiusega tumedatest vöötidest ja vöötide vahelistest heledamini värvunud aladest. Tihedalt kokku pakitud kromomeersete alade reastumisel üksteise kõrvale tekivadki tumedad triibud e. vöödid. Heledates vöötidevahelistes alades on DNA vähem kompaktselt kokku pakitud. Polüteensetes kromosoomides täheldatakse tsentromeerse heterokromatiini ning ka ribosomaalsete geenide alade alareplikatsiooni. Ka võivad näiteks kahetiivaliste polüteensed kromosoomid tsentromeerialade kaudu liituda ning moodustada kromotsentri.
    1881.a. kirjeldas E.G.Balbiani kahetiivaliste (Diptera) vastsete süljenäärmete rakkudes väga suuri kromosoome e. hiidkromosoome kui ühte huvitavat kromosoomitüüpi. Polüteensete kromosoomide tsütoloogilist tähtsust hakati eriti hindama selle sajandi 20-30-ndatel aastatel, mil kromosoomide vöötide muster seostati lineaarselt järjestatud geenidega kromosoomis. 1935.a. avaldas C.B.Bridges äädikakärbse (Drosophila melanogaster) polüteensete kromosoomide esimese täieliku kaardi ning töötas välja ka numbrilise süsteemi vöötide tähistamiseks. Kahetiivaliste hiidkromosoomides, kus mitte ainult kromatiidid, vaid ka homoloogsed kromosoomid paarduvad, on võimalik vöötide analüüsil lihtsalt kindlaks teha kromosoommutatsioone nagu deletsioonid, inversioonid ja duplikatsioonid ning seeläbi lokaliseerida geene kromosoomides. Geenide arv on äädikakärbsel ligi 5000 ja vastab enam-vähem kromosoomivöötide/vahevöötide arvule. Vöödialades leidub hulgaliselt histooni H1, mis viitab DNA tugevale kokkupakkimisele. Aktiivsed geenid asuvad põhiliselt vöötidevahelistes alades. Seda on tõestatud immunotsütokeemiliste uuringutega, kus kasutati RNA-polümeraasi vastaseid antikehi, mis lokaliseerusid just vöötide vahelistesse aladesse. Kui mingi geen aktiveerub, siis vastava ala kromomeerid despiraliseeruvad ning piirkond omandab difuusse välimuse (moodustub puff). Väga suurt puffi nimetatakse ka Balbiani rõngaks (ringiks). Nendes alades paiknevad intensiivselt transkribeeritavad ja amplifitseerunud geenid. Puffide arv ja paiknemine sõltuvad arengustaadiumist ja koest. On ka teada, et varastes puffides transkribeeritavad geenid võivad indutseerida järgmiste puffide kujunemist.

Geeniamplifikatsioon ja amplifikatsiooni-seoselised kromosoomiaberratsioonid

    Geeniamplifikatsiooni all mõeldakse geenide lisakoopiate teket rakus. Geeniamplifikatsiooni on kirjeldatud väga erinevatel organismidel, bakterist inimeseni. Geenide amplifikatsioon on olnud oluline duplitseerunud geenide, geeniklastrite ja (kombineerumisel mutatsioonidega) multigeensete perekondade tekkel  ning omab seetõttu olulist rolli evolutsioonis. Geenid võivad amplifitseeruda teatud DNA lõigu korduva replikatsiooni tulemusena kromosoomis või siis kromosoomist väljalõigatud geenide replikatsioonil, näiteks DNA sünteesil RNA järgi (pöördtranskriptsioonil). Üksikute geenide valikulist korduvat replikatsiooni kirjeldatakse näiteks amfiibide ootsüütides (rRNA geenide alades) ja kasvajarakkudes (onkogeenide amplifikatsioon).
    Kui imetajate rakud kasvavad in vitro kultuuris, võivad spetsiifilised DNA saidid teatud tingimustel, näiteks ravimitega mõjutamisel, amplifitseeruda. Ravim-resistentsusest tingitud DNA amplifikatsiooni leitakse in vitro vaid kasvajarakkudes ning transformeerunud rakkudes, mitte normaalsetes rakkudes. Kui kasvajarakke mõjutada methotreksaadiga (Mtx), tekivad neis ravim-resistentsed kloonid, kus dihüdrofolaadi reduktaasi (DHFR) tase rakus võib tõusta kuni 100 korda normist kõrgemale. Normaalselt Mtx inhibeerib DHFR-i, methotreksaat-resistentsetes rakkudes aga on aga DNA hulk, mis kodeerib seda ensüümi oluliselt suurenenud (amplifitseerunud). Geenispetsiifiline amplifikatsioon tekib seega vastuseks stressile. Tavaliselt on amplifitseerunud kromosoomipiirkonnad palju suuremad kui vastav geeniala. Amplifitseerumise mehhanism pole selge, välja pakutakse 2 võimalust: 1) ebavõrdne krossing-over õdekromatiidide vahel võib tekitada mõned tütarrakud ilma DHFR geenita ja mõned 2 geenikoopiaga. Selle protsessi kordumine Mtx-i juuresolekul võib viia DHFR-i amplifikatsioonile, sest paljude DHFR geenikoopitega rakkudel on selektiivne eelis; 2) teine võimalus DHFR geeni amplifitseerumiseks on teatud kromosoomisegmentide saltatoorne replikatsioon ühe S-perioodi jooksul, mille tulemusena tekkinud lisakoopiad kas integreeruvad kromosoomi ühtlaselt värvunud aladena (HSR) või muutuvad sõltumatuteks kaksik-pisikromosoomideks (DM). Teatud tingimustel võivad geenid aga ka in vivo amplifitseeruda; näiteks leitakse methotreksaadiga ravitud kasvajahaigete rakkudes DHFR geeni amplifikatsiooni. Seevastu aga normaalsetes imetajate rakkudes ei ole geeniamplifikatsiooni täheldatud.
    Amplifikatsiooni-seoseliste kromosoomiaberratsioonide hulka kuuluvad ühtlaselt värvunud alad, kaksikpisi-kromosoomifragmendid ja ebanormaalselt vöödistunud alad. Taolisi aberratsioone leitakse eranditult vaid kasvajarakkudes.
    Ühtlaselt värvunud ala e. HSR (homogeneously staining region, HSR) on pikk vöödistumata kromosoomipiirkond. Seejuures värvub ülejäänud komosoomistik diferentsiaalvärvimisel normaalselt. HSR-e kirjeldati esimest korda Mtx-resistentsetes rakkudes, kus nad seostati DHFR geeni amplifikatsiooni saitidega kromosoomis. HSR-id replitseeruvad varases S-faasis ja segregeeruvad mitoosis normaalselt.
    Kaksik-pisikromosoomid e. DM (double minutes, DM) on väikesed paaridena esinevad atsentrilised kromosoomifragmendid. Valgusmikroskoobis nähtavad DM-id sisaldavad vähemalt 1-2 Mb DNA-d. Oma struktuurilt sarnanevad nad tavalistele kromosoomidele, kuid diferentsiaalvärvimisel ei vöödistu. DM-d replitseeruvad varases S-faasis ja segregeeruvad juhuslikult, kinnitudes tõenäoliselt kromosoomide otste külge ja liikudes koos kromosoomidega piki käävi mikrotuubuleid poolustele. Kuna DM-kromosoomifragmentidel puuduvad tsentromeerid, siis on segregatsioon juhuslik ja DM-ide jaotumine tütarrakkude vahel ebavõrdne; osa neist moodustab mikrotuumi ja läheb kaduma. See seletab ka DM-ide arvu suure varieerumise kasvaja rakupopulatsioonis (nullist mitmesajani).
    Ebanormaalselt vöödistuvad alad e. ABR (abnormally banding regions, ABR) on kromosoomipiirkonnad, mille vähene ebanormaalne vöötide muster on korduv, sõltudes replikatsiooniühiku suurusest. Kasvajarakkudes täheldatakse sageli konversiooni DM - HSR(ABR). Seda võib ette kujutada järgmiselt: kui mingi geen amplifitseerub (näiteks keskkonnastressi tagajärjel), ilmuvad kromosoomistikku DM-d, geeniamplifikatsiooni jätkumisel võivad vastavad järjestused taasintegreeruda kromosoomi HSR või ABR kujul. Viimased on juba märksa stabiilsemad geeniamplifikatsiooni seisundid. Edaspidi võivad (näiteks keskkonnastressi kadumisel) integreerunud järjestused uuesti kromosoomidest eralduda ning selektiivse eelise puudumisel kaduda rakkudest.
    HSR, DM ja ABR on geeniamplifikatsiooni tsütogeneetilised ilmingud. Seda on tõestatud vastavate geeniproovide in situ hübridiseerimisel (ISH) kromosoomipreparaadile. ISH on näidanud, et amplifitseerunud geeni piirkond ei paikne tavaliselt ka oma õiges kohas kromosoomis. Kasvajarakkudes sageli esinev onkogeenide amplifikatsioon tehti esmaselt kindlaks just tänu amplifikatsiooni-seoseliste kromosoomiaberratsioonide analüüsile. Geeniamplifikatsioon ei pruugi kaugeltki mitte alati avalduda kromosoomi tasemel, eriti kui geenikoopiate arv on väike. Sellistel juhtudel saab onkogeenide amplifikatsiooni hinnata näiteks kasvaja DNA Southern blot hübridiseerimisel vastava DNA prooviga. 
    Amplifikatsiooni-seoselisi kromosoomiaberratsioone on kirjeldatud väga erinevates kasvajates (neuroblastoom, retinoblastoom, rinnanäärme adenokartsinoom, väikeserakuline kopsukasvaja jt.). Palju sagedasemad on nad aga vastavates rakuliinides. Näiteks on neuroblastoomi-haigetel leitud DM-e umbes 30%, neuroblastoomi rakuliinides aga üle 90% juhtudest. Mikroskoobis nähtavat (kromosomaalset) geeniamplifikatsiooni võib vaadata kui pahaloomulise transformatsiooni markerit. Geeniamplifikatsioon kaasneb tavaliselt kasvaja progressiooniga ning on kliiniliselt tähtis prognostiline näitaja. Halva prognoosiga on näiteks need neuroblastoomi juhud, kus rakkudesse ilmuvad DM-d, mis ISH-i põhjal näitavad N-MYC onkogeeni amplifikatsiooni.

Eukromatiini omadused

    Kromatiini all mõeldakse rakutuumas olevat struktuursete ja regulatoorsete valkudega seotud DNA-d. Kõrgematel eukarüootidel esineb kahte tüüpi kromatiini - eukromatiini ja heterokromatiini, mis erinevad oma molekulaarse organisatsiooni, geneetiliste ja tsütoloogiliste iseärasuste ning käitumise poolest rakutsüklis. Teatud kromosoomipiirkonnad sisaldavad suuremal hulgal ühte või teist kromatiinitüüpi ning on organiseerunud eu- ja heterokromatiinseteks aladeks. 
    Termini eukromatiin (euchromatin) võttis 1928.a. kasutusele E.Heitz tähistamaks kromosoome või kromosoomipiirkondi, mis rakutsüklis normaalselt kondenseeruvad ja dekondenseeruvad ega muutu heteropüknootiliseks e. allotsükliliseks. Eukromatiin värvub tavavärvimisel vähem intensiivselt kui heterokromatiin. Eukromatiinsed alad koosnevad suhteliselt pikkadest unikaalse DNA järjestustest, mis vastutavad transkriptsiooni eest ning nende vahele paigutunud mittetranskribeeritavatest järjestustest. Eukromatiinis puudub satelliit DNA, kuid leidub teisi tandeemselt korduva DNA klasse ning hajuskordusi (näiteks Alu ja L1 perekonnad), mis vahelduvad unikaalsete DNA järjestustega. Kui analüüsida mingist kromosoomist ühte juhuslikku 2000 bp pikkust DNA lõiku, siis sisaldab see suure tõenäosusega mõnda liiki repDNA-d. Selline DNA unikaalsete ja korduvjärjestuste vaheldumine eukromatiinis on iseloomulik enamusele loomadele ja taimedele. Eukromatiinsete alade DNA replitseerub varases S-faasis.
    Eukromatiin on geneetiliselt aktiivne kromatiini osa, mis olles vähem kokku pakitud kui heterokromatiin, on kergemini kättesaadav nukleaasidele (DNaseI jt.). DNA kättesaadavus ja järgnev katalüütiliste, regulatoorsete ja struktuursete valkude seondumine sõltub otseselt 30 nm kromatiinkiu konformatsioonist. Nii näiteks on eukromatiinis histoon H1 nõrgalt seotud DNA-ga või puudub hoopis. Histoon/DNA suhe on eukromatiinis sama, mis heterokromatiiniski, kuid mittehistoonseid valke leidub seal 3-4 korda rohkem. Nukleosoomsed histoonid on aga tugevasti atsetüleeritud, mis vähendab nende positiivset laengut ja seega ka DNA-ga seostumise tugevust. Kromosoomidomäänid, kus paiknevad transkriptsiooniaktiivsed geenid, erinevad inaktiivsest seisundist ka selle poolest, et nende DNA on alametüleeritud. Kromosoomidomään (chromosome domain) on kromosoomi piirkond, mis sisaldab kõiki ühe või enama transkriptsiooniühiku komponente ja temaga piirnevaid järjestusi ning teeb aktiivse transkriptsiooni käigus läbi struktuurse muutuse.
    Kromosoomide transkriptsiooniaktiivsuse uurimiseks ei sobi biosünteetiliselt inertsed mitoosi kromosoomid; interfaasi kromatiin on aga nii lahtipakitud ja sassis, et tavaliselt ei saa ühte kromosoomi teisest eristada. Erandiks on siin polüteensed ja lambiharikromosoomid. Nii näitavad lahtikeerdunud kohad e. puffid polüteensetes interfaasi kromosoomides aktiivseid RNA sünteesi kohti. Pufid tekivad ja kaovad kindlates kromosoomipiirkondades teatud arengustaadiumides või vastusena mõjutustele keskkonnast (keemilised ained, temperatuurishokk jne.). Ka meiootiliste kromosoomide "lambihari" seisund on funktsionaalse aktiivsuse ilming. Lambiharikromosoome leidub nii selgrootute kui ka selgroogsete primaarsetes ootsüütides. Lambiharikromosoomid võivad olla isegi suuremad kui kahetiivaliste polüteensed kromosoomid; suurimad neist on umbes 1 mm pikad ja neid on leitud amfiibide ootsüütides. Kuna lambiharikromosoomid on I meiootilise jagunemise diploteeni staadiumis, siis on paardunud homoloogid läbi teinud krossing-overi ning veel kiasmide kohtades koos. Igal lambiharikromosoomil võib olla sadu lingusid e. loope, mis lähtuvad kromomeeridest kahele poole telgniiti. Kromomeeridest lähtuvate lingude suurus ja kuju varieerub. Transkriptsiooniühikuks on nendes kromosoomides tavaliselt lateraalne ling, mis on kaetud RNA ja valkudega. Lingud kujutavad endast aktiivsete kromosoomidomäänide pöörduvaid seisundeid, mis tekivad ja kaovad vastavalt RNA sünteesile. Lingud kaovad lõplikult alles siis, kui munarakk läbib diploteeni. Näiteks inimese ootsüütides kestab "lambihari" seisund aastaid - alates looteea 6-7 kuust kuni fertiilse ea lõpuni. Seega võivad kromosoomid jääda "lambiharjadeks" väga pikaks ajaks. 

Eukromatiini diferentsiaalvärvimine

    Kromosoomide diferentsiaalvärvimise meetodite väljatöötamine 60. aastate lõpus ja 70. alguses võimaldas kromosoomide identifitseerimise ja analüüsi. Inimese prometafaasi kromosoomides saab reaalselt eristada umbes 1000 vööti lahutusega 2 Mb. Vaatamata väga täpsetele värvimise protokollidele ning protseduuri suhtelisele lihtsusele, pole korraliku kromosoomivöödistuse saamine sugugi kerge ning seejuures olulist rolli mängivad "müstilised tegurid" on tegelikult tänaseni rahuldavalt seletamata. Kõige enam kasutatakse kromosoomide eukromatiini diferentsiaalvärimiseks Q-, G- ja R-vöötide meetodeid.
    Q-vöötide meetod e. QFQ-meetod (Q-vöödid fluorestsentsanalüüsil akrihhiiniga) töötati välja 1968.a. T.Casperssoni jt. poolt algul taimede, seejärel inimese kromosoomide diferentsiaalvärvimiseks. Kromosoome värvitakse lühiajaliselt fluorokroomiga (akrihhiin (Q), akrihhiinipriit (QM) jt.) ja analüüsitakse seejärel fluorestsentsmikroskoobis. Piki kromosoome ilmneb värvuvuse muster, kus intensiivselt hiilgavad alad vahelduvad tuhmi hiilgusega aladega. Hiilguse muster on sama homoloogides, kuid spetsiifiline iga kromosoomipaari jaoks. Lisaks eukromatiinsete alade diferentseeritud värvumisele annavad mõnede kromosoomide struktuurse heterokromatiini alad briljantse hiilguse. On näidatud, et akrihhiini hiilgus on intensiivsem AT-rikastes DNA alades; Q-vöötide tekkel arvatakse olevat olulised ka valk-DNA interaktsioonid. 
    G-vöötide meetod e. GTG-meetod (G-vöödid trüpsiini ja Giemsa värviga) on välja töötatud M.Seabrighti poolt 1971.a. Meetod eeldab kromosoomide lühiajalist mõjutamist trüpsiiniga ja värvimist Giemsa värviga. Piki kromsoome saadakse tumedate ja heledate vöötide muster, mis langeb kokku Q-vöötide hiilgavate ja tuhmide alade vaheldumisega. Erinevatest kudedest saadud metafaasi kromosoomid ei vöödistu ühtemoodi hästi. Nii näiteks vajavad fibroblastide kromosoomid  palju pikemat ensüümiga töötlemise aega kui luuüdi kromosoomipreparaadid. Taimede kromosoomid ei vöödistu G-vöötide meetodite kasutamisel kaugeltki nii informatiivselt kui loomade kromosoomid; arvatakse, et taimede kromosoomid on kompaktsemalt kokku pakitud. 
    G-vöödistuse mehhanism pole päris selge. Oletatakse Giemsa värvi otsest osa vöödistuse tekkel, kusjuures arvatakse, et vöödistuse muster tuleneb erinevustest kromosoomialade kokkupakkimisel, mida antud metoodika vaid võimendab. Kuidas täpselt, pole selge. On arvamusi, et arginiini-rikkad histoonid on seotud G-vöödistuse tekkega, kuigi in vitro uuringud näitavad, et Giemsa värv ise seostub oluliselt vaid DNA-ga. Trüpsiiniga töötlemise käigus ei lähe DNA-d ega valku kaduma, mis räägib hüpoteesi kasuks, et heledate ja tumedate alade vaheldumine on tingitud kromosoomivalkude ja DNA erinevast piirkondlikust pakkimisest kromosoomis.
    R-vöötide meetod e. RFA- või RHG-meetod (R-vöödid fluorestsentsmeetodil akridiinoranziga või R-vöödid kõrgel temperatuuril järgneva Giemsa värvimisega) on välja töötatud B.Dutrillaux ja J.Lejeune poolt 1971.a. R-vöödid on vastupidised G/Q-vöötidele, sellest ka nimetus R (reverse). Kromosoomiala, mis G- või Q-vöödistuse meetodil värvub tumedalt, on R-meetodil reeglina hele ja vice versa. Prantslased eelistavad senini kromosoomiuuringutes R-vöödistust G-vöödistusele. Üldiselt on maailmas suurema rakenduse leidnud aga G-vöötide analüüs. R-vööte (reverse bands) saadakse põhimõtteliselt kahel erineval meetodil: 
1) RFA-meetod: preparaate inkubeeritakse 85^oC juures fosfaatpuhvris, värvitakse akridiinoranziga (AO) ning analüüsitakse fluorestsentsmikroskoobis. Punased kromosoomivöödid vahelduvad rohelistega; 2) RGH-meetod: preparaate inkubeeritakse lühiajaliselt fosfaatpuhvris 85^oC juures ning värvitakse Giemsa värviga. Anaüüsitakse tavalises valgusmikroskoobis. Heledad alad vahelduvad tumedatega, kusjuures, nagu juba öeldud, vöötide muster on vastupidine G/Q vöötidele. R-vöödistuse mehhanism pole täiesti selge. On hästi teada, et kromosoomivalgud ning  AT-rikkad nukleotiidijärjestused denatureeruvad kõrgel temperatuuril eelistatult, kusjuures GC-rikkad DNA alad jäävad natiivsesse konfiguratsiooni. AO värvib üheahelalise DNA punaseks (AT-rikkad G-vöödi alad) ning kaheahelalise DNA roheliseks (GC-rikkad R-vöödi alad). Küsimuseks jääb ainult, miks R-vööte saab ka Giemsa värviga värvimisel. Siin oletatakse, et AT-paaride rikas DNA denatureeritakse ja eemaldatakse osaliselt, kuna R-positiivsete vöötide DNA jääb alles, seetõttu värvuvadki viimased intensiivsemalt. R-vöötide esiletoomiseks kasutatakse ka teisi fluorokroome (kromomütsiin A3 olivomütsiin) või tümidiini analoogi BrdU, mis viiakse replitseeruvasse DNA-sse S-perioodi lõpus. 

G- ja R-vöötide DNA

    Mõlemad, nii G- kui ka Q-vöödistusel intensiivselt värvunud alad vastandvad ühtemoodi R-vöödi aladele. Seetõttu kasutatakse eukromatiini diferentsiaalvärvumisest rääkides sageli võrdlemist: G-eukromatiin contra R-eukromatiin.
    DNA aluspaaride spetsiifikaga fluorokroomid toovad esile G/Q- või R-vööte, nagu erineksid nende vöötide alad aluspaaride kompositsiooni poolest. Nii näiteks seostuvad AT-spetsiifilised fluorokroomid nagu akrihhiin, Hoechst 33258 ja DAPI seostuvad tugevamini Q-vöödi aladega, mis on põhilises osas identsed G-vöödi aladega. GC-spetsiifilised värvid kromomütsiin A3, mitramütsiin ja olivomütsiin vahendavad aga R-vöötide alade fluorestsentsmustrit. DNA biokeemiline analüüs kinnitab, et imetajate genoom võiks olla organiseerunud paljudest väga pikkadest AT- või GC-paaride rikastest segmentidefaasiks, tavaliselt enne seda kui G-vöödid alustavad. Ka ei ole hajuskordusi paigutunud genoomis juhuslikult, vaid lokaliseeruvad eelistatult kas R-või G-vöötide DNA-s. Fluorestsentsmärgisega in situ hübridisatsioonil näidati, et lühikesed hajuskordused (Alu) järjestused lokaliseeruvad eelistatult R-vöötide aladesse, pikad hajuskordused (LINE) aga G-vöödi aladesse. Ülevaate G- ja R-vöötide tsütokeemilistest ja molekulaarsetest omadustest annab tabel 8. 

Tabel 8. G- ja R-vöötide omadused
 

G-vöödid	R-vöödid
Akrihhiiniga intensiivne hiilgus	Akrihhiiniga tuhm
DAPI/aktinomütsiin D hiilgav	DAPI/aktinomütsiin tuhm
Kromomütsiin/distamütsiin tuhm	Kromomütsiin/distamütsiin hiilgav
-	Potentsiaalsed zDNA saidid
AT-rikkad	GC-rikkad
CAAT, TATA box promootorid	GGCGGG-rikkad promootorid
CCGG vaesed	CCGG-rikkad
L1 kordusjärjestused (LINES)	Alu kordusjärjestused (SINES)
Koespetsiifilised geenid	Housekeeping geenid
Hilja replitseeruv	Vara replitseeruv
Paleogenoom	Neogenoom
Evolutsiooniliselt konservatiivne	Evolutsioneeruv

    Kuna peaaegu kõik imetajate genoomi hajuskordused olid või on mobiilsed geneetilised elemendid, tekib küsimus, miks osa neist lokaliseerub eelistatult R- ja osa G-eukromatiini. Ühe võimalusena oletatakse mobiilsete elementide osalemist kromosoomide struktuurse organisatsiooni loomises. Kokkuvõttes võib öelda, et imetajate ja lindude metafaasi kromosoomides saab eristada kahte mahuliselt enam-vähem võrdset eukromatiini fraktsiooni: R- ja G-vöötide DNA-d.

Kromosoomivöötide seos isokooridega

    Selgroogsete genoomid koosnevad pikkadest (>300 kb) aluste kompositsioonilt homogeensetest DNA segmentidest e. isokooridest (isochore). GC hulga järgi jaotatakse isokoorid perekondadeks. Inimese genoomis (mis esindab imetajate ja veelgi enam - soojavereliste selgroogsete genoome) koosnevad isokoorid 30-60% G+C. Identifitseeritud on 4 isokoori perekonda: GC-vaene perekond L1 (varasem L1+L2), mis moodustab 62% genoomist ja 3 GC-rikast perekonda H1, H2 ja H3, mis moodustavad vastavalt 22%, 9% ja 3% genoomist. Ülejäänud 4% genoomist moodustab satDNA ja ribosomaalne DNA. 
    Kui GC-sisalduse poolest erinevaid DNA fraktsioone in situ hübridiseerida metafaasi kromosoomidele, saadakse teatud vöödistuse muster. T-vöödi alad (telomeersed ja kromomütsiin A+/DAPI- alad) koosnevad GC-rikkaimast H3 isokoori perekonnast ja osaliselt GC-rikastest H1 ja H2 isokoori perekondadest ja R-vöödi alad GC-rikkast isokoori H1 perekonnast (veidi ka H2 ja H3). G-vöödi alad koosnevad aga GC-vaesest L1 isokoori perekonnast ning ka H1 perekonnast. GC-vaesed isokoori alad moodustavad ligi 2/3 genoomist, ülejäänud 1/3 genoomist on kas GC-rikas või väga GC-rikas. Inimesel lokaliseerub umbes 1/3 geenidest GC-vaestesse, 2/3 geenidest aga GC-rikastesse isokooride aladesse. Viimasest rühmast tuleb aga esile umbes 3% genoomist, mis koosneb kõige GC-rikkamast H3 isokoorist ja kuhu on lokaliseeritud 28% kõikidest geenidest. Geenitihedus on seega GC-rikkaimas H3 isokoori perekonna alades (T-vöötides) umbes 8 korda suurem kui ülejäänud GC-rikastes alades (R-vöötides) ja 16 korda suurem kui GC-vaestes isokoorides (G-vöötides). H3 isokoori perekonna alasid iseloomustab ka kõrgeim CpG-saarte kontsentratsioon, Alu hajuskorduste esinemine ning kõige suurem transkriptsiooni ja rekombinatsiooni aktiivsus (umbes 95% H3 isokoori aladest sisaldab geene).
    Isokooride muster on selgroogsete genoomis konserveerunud. Hübridiseerides H3 isokoori perekonna DNA-d 12 erineva imetaja ja 3 linnuliigi DNA fraktsioonidega näidati, et H3 isokoori proovid hübridiseerusid kas ainult või eelistatult GC-rikkaima fraktsiooniga kõigil uuritud liikidel, mis viitab isokooride single-copy järjestuste suurele homoloogiale. Huvitav on märkida, et sooja- ja külmaverelised selgroogsed erinevad oluliselt isokooride osas. Külmavereliste selgroogsete isokoorialad on aluste kompositsioonilt palju vähem heterogeensed ja neis puuduvad väga kõrge GC-sisaldusega perekonnad. Selgroogsete genoomides on olulised evolutsioonilised muutused seotud just GC-rikaste ja väga GC-rikaste isokooride ilmumisega imetajate ja lindude genoomi. Ka ühe- ja kaheiduleheliste taimede genoomis on kirjeldatud isokoore, mis koosnevad homogeensetest 100-200 kb pikkadest DNA aladest.

Heterokromatiin ja heterokromatiniseerumine

    Termini heterokromatiin (heterochromatin) võttis E.Heitz 1928.a. kasutusele iseloomustamaks nende kromosoomipiirkondade morfoloogiat, mis ei dekondenseeru telofaasis ja jäävad heteropüknootiliseks ka interfaasis. Heterokromatiini alad erinevad eukromatiinist intensiivsema värvumise poolest. 60-ndatel aastatel leiti, et need piirkonnad replitseeruvad S-faasi lõpus ning on transkriptsiooni-inaktiivsed. J.J.Yunis ja W.G.Yasmineh määratlesid 1971.a. heterokromatiini kui spetsiaalset tüüpi kromatiini, mis sisaldab peamiselt satDNA-d. Tegelikult, nagu praegu teada, koosneb heterokromatiin lisaks satelliit-DNA-le ka teistest palju korduva DNA järjestustest. Mõnel liigil, nagu hiina hamstril ja rotil perekonnast Neotoma, ei esine vaatamata suurele hulgale heterokromatiinile aga üldse satDNA-d. Heterokromatiini ei transkribeerita, olulisteks omadusteks on kondenseerunud olek kogu rakutsükli vältel, hiline DNA replikatsioon ja positiivne värvumine C-vöötide meetodil.
    Heterokromatiinsed alad on põhiliselt organiseerunud mittetranskribeeritavatest palju korduvatest lühikestest DNA järjestustest (sh. satDNA), mis tandeemselt reastudes moodustavad suuri blokke. Neis alades võib leiduda ka vähesel määral unikaalseid või mõõdukalt korduva DNA järjestusi. Vaatamata sellele, et viimasel ajal on kogunenud hulgaliselt andmeid heterokromatiini struktuurse organisatsiooni kohta, on ikka veel vastuseta peamine küsimus - milline on heterokromatiini bioloogiline funktsioon? Heterokromatiini seostatakse kromosoomide struktuuri stabiliseerimisega, kromosoomide paardumise ja krossing-overiga, mitoosi ja meioosi protsessidega, kromosoommutatsioonide tekkega, geenide aktiivsuse reguleerimisega jne. Kuna palju korduva DNA hulk varieerub erinevatel liikidel, ulatudes poolest genoomi pikkusest kuni puudumiseni mõnedel liikidel, on väheusutav, et struktuurse heterokromatiini funktsioon saaks olla eluliselt vajalik. Kontseptsioon, et osa genoomist võib olla parasiitne, esitati juba 40-ndatel aastatel lisakromosoomide e. B-kromosoomide uurimise põhjal. Seda ideed on ka viimastel aastatel korduvalt välja pakutud, nimetades palju korduvat DNA-d "pahnaks" ("junk") või "parasiitseks" ("parasitic"), mille hulk võib amplifikatsiooni läbi genoomis suureneda, vaatamata valikule, mis peaks töötama mittefunktsionaalsete DNA järjestuste säilimisele vastu. 
    Heterokromatiniseerumise seaduspärasused tehti esmakordselt kindlaks Drosophila melanogaster`i vastsete polüteensetes kromosoomides 40. aastatel. 1961.a. avastas M.F.Lyon ühe X-kromosoomi heterokromatiniseerumise (vastavad geenid inaktiveeruvad) emaste hiirte varases embrüogeneesis. Taoline fenomen esineb kõigil imetajatel ja omab väga olulist bioloogilist tähtsust, võrdsustades X-kromosoomide geenide aktiivsuse isaste ja emaste indiviidide somaatilistes rakkudes (geeni doosi kompensatsioon). Heterokromatiniseerumine seisneb selles, et mingi eukromatiini piirkond omandab teatud ajaks heterokromatiini omadused. Heterokromatiniseerunud ala jääb kondenseerunud olekusse ka interfaasis ning selles paiknevad geenid represseeruvad. See on labiilne, pöörduv ning genotüübi kontrolli all olev protsess, mis ei esine kõigis rakkudes üheaegselt. Heterokromatiniseerumine on üheks oluliseks võimaluseks tervete geeniblokkide valikuliseks inaktiveerimiseks ontogeneesis. 60-ndatel aastatel arvati, et heterokromatiini kui spetsiifilist struktuuri kromosoomides ei eksisteerigi; et heterokromatiin kujutab vaid kromosoomi tasandil nähtavat geenide aktiivsuse kadumist individuaalses arengus ja evolutsioonis. See oli aga ekslik seisukoht. Et eristada kromosoomide või kromosoomipiirkondade ajutist inaktiivset seisundit püsivast heteropüknootilisest seisundist, võttis W.Brown 1966.a. kasutusele mõisted fakultatiivne ja konstitutiivne heterokromatiin (facultative and constitutive heterochromatin).
    Kui 70-ndate aastate alguses tehti kindlaks, et eukromatiin ja heterokromatiin erinevad neis alades paikneva DNA molekulaarse organisatsiooni poolest, oli ka selge, et fakultatiivne heterokromatiin on tegelikult kondenseerunud ja seeläbi geneetiliselt inaktiveerunud eukromatiin. Rakkude diferentseerumisel toimub reeglipärane ühe või teise kromosoomipiirkonna heterokromatiniseerumine, mis on põhimõtteliselt võrreldav ühe X-kromosoomi inaktiveerumisega imetajate emasisenditel. Selliseid geneetiliselt represseeritud kromosoomipiirkondi pole aga kunagi nimetatud fakultatiivseks heterokromatiiniks. Praegu peetakse õigemaks asendada termin fakultatiivne heterokromatiin terminiga kondenseerunud või inaktiveerunud eukromatiin, mis iseloomustab antud struktuuri olemust ja seisundit palju täpsemini. Kromatiini tüüpide eristamise aluseks on kahe aspekti - antud kromosoomipiirkonna molekulaarse organisatsiooni (mis määrab transkriptsiooni jms.) ja tema seisundi (annab võimaluse geneetiliselt funktsioneerida) - lahutamine ja arvessevõtmine (vt. tabel 9). 

Tabel 9. Eu- ja heterokromatiin kui kaks kromatiini tüüpi
 

	Eukromatiin	Heterokromatiin
Organisatsioon	unikaalsed transkribeeritavad DNA järjestused	palju korduv DNA
		mittetranskribeeritavad DNA järjestused
Seisund	labiilne	kondenseerunud
	muutub rakutsüklis ja arenguprotsessis; genotüübi ja keskkonna kontrolli all	inaktiivne

   Heterokromatiini koostis. Konstitutiivne e. sruktuurne hetrokromatiin koosneb põhiliselt palju korduvast DNA-st (sh. satDNA), ei sisalda mendelleeruvaid geene ja seda ei transkribeerita. Heterokromatiini omadused on tingitud suhteliselt lühikestest ja väga palju tandeemselt korratud DNA järjestustest, mis neis alades paiknevad. Lühikestele korduvjärjestustele seonduvad heterokromatiiniga assotseeruvad valgud. Aafrika rohepärdiku alfa-proteiin oli esimene teadaolev nukleosoomidega seonduv valk, mis lokaliseerus spetsiifiliselt alfa-satelliit DNA aladele. Alfa-proteiin on HMG-I/M valk, mis seondub eelistult 5-6 AT aluspaariga DNA järjestusele ja võib olla vastutav nukleosoomide positsiooni ja pakkimise eest, luues kristallisarnase nukleosoomide asetuse kromatiinfibrillis. Alfa-proteiini on leitud paljudel imetajatel (sh. inimesel) ning selle analooge teiste organismide rakkudes. Nii näiteks tunneb Drosophila tuumavalk D1 sarnaselt alfa-proteiinile ära AT-rikkaid järjestusi. Pärmil on identifitseeritud valk datiin, mis seondub suure afiinsusega AT-aluspaaride rikastele aladele. Nii a-proteiin kui ka datiin on osa tuuma maatriksist, kusjuures arvatakse, et teatud AT-rikkad järjestused funktsioneerivad tuuma maatriksiga seondumise kohtadena. 
    Struktuurse heterokromatiini DNA organisatsioonist tulenevad tema põhiomadused: kromoneemi haprus, heteropüknoos ja heterokromatiinsete alade ektoopiline konjugeerumine. UV-kiirguse ja keemiliste mutageenide mõjul tekivad murrud eelistatult heterokromatiinis, eriti eu- ja heterokromatiini piirialades. DNA organiseeritus lühikestest palju korratud järjestustest põhjustab heterokromatiini püsiva kondenseerunud oleku e. positiivse heteropüknoosi kogu rakutsükli jooksul, sh. mitoosis ja meioosis. Meioosis on heterokromatiini alades ja ka eu- ja heterokromatiini piirialades homoloogsete kromosoomide paardumine blokeeritud ning krossing-overit neis piirkondades ei esine (nähtus on vajalik tsentromeeri, ribosomaalsete geenide jt. alade stabiilsuse tagamiseks). Mitmetel looma- ja taimeliikidel assotseeruvad meioosi sügoteeni alguses telomeeride heterokromatiini alad ektoopiliselt, moodustades "bukette". Mittehomoloogsete kromosoomide heterokromatiini alade assotseerumist võib näha nii interfaasis (kromotsentrite moodustamine) kui ka metafaasis (akrotsentriliste kromosoomide satelliidialade assotseerumine). Igal juhul ollakse seisukohal, et teatud struktuurse heterokromatiini kogus on siiski vajalik kromosoomi kui struktuuri funktsioneerimiseks rakutuumas.
    Heterokromatiin rakutsüklis. Heterokromatiini alasid iseloomustab hiline replikatsioon S-faasi lõpus ja allotsüklilisus (püsiv positiivne heteropüknoos). Allotsüklilisuse all mõeldakse erinevusi kromosoomide kokkupakkimises kas mingi kromosoomiala, kogu kromosoomi, või isegi terve kromosoomistiku ulatuses. Positiivne heteropüknoos võib avalduda nii interfaasis kui ka tuuma jagunemise ajal, v.a. metafaas, kus kõik kromosoomipiirkonnad järgivad standartset tsüklit ja on maksimaalselt kondenseerunud. Positiivse heteropüknoosi korral on kromosoomid või kromosoomipiirkonnad profaasis tihedamini kokku pakitud kui ülejäänud (isopüknilised) alad ja jäävadki sellisteks mitoosile järgnevas interfaasis, moodustades kromotsentreid. Negatiivne heteropüknoos on positiivsele heteropüknoosile vastupidine ja harva esinev allotsükliline seisund (näiteks võib kromosoomipiirkond olla profaasis vähem kondenseerunud ja anafaasis kiiremini dekondenseeruv). Kromosoomialadest on kõige sagedamini allotsüklilised tsentromeeri, telomeeri ja tuumakese organisaatori piirkonnad; kromosoomidest sugukromosoomid ja lisa- e. B-kromosoomid. Ka võib kogu ühelt vanemalt saadud genoom olla tihedamini kokku pakitud, allotsükliline ja imprinditud. Genoomse imprintingu näitena võib tuua kilptäi, kus isasisenditel on isalt saadud genoom heteropüknootiline (geneetiliselt inaktiivne).
    Heterokromatiini hulk erinevates kudedes võib erineda ja seda kontrollitakse ala- ja ülereplikatsiooniga. On näidatud, et mingi osa heterokromatiinist elimineeritakse sugurakkude küpsemise käigus, kusjuures alles jäävad vaid transkribeeritavad lookused ja palju korduva DNA üksikud koopiad. Nii näiteks kaovad suured heterokromatiini blokid Drosophila melanogaster'i spermatogeneesis X- ja Y-kromosoomist ja taastuvad allesjäänud repDNA koopiate amplifitseerumisel sügoodi esimestes blastomeerides. Taoline mehhanism tagab näiteks põhiliselt heterokromatiinist koosneva Y-kromosoomi 6-7 geeni derepresseerumise spermatogeneesis. Nende geenide funktsioneerimine on vajalik normaalsete spermide arenguks.

Heterokromatiini esiletoomine kromosoomides

    Kõrgematel organismidel moodustab struktuurne heterokromatiin umbes 10% genoomist ning jaotub karüotüübis kindla mustri järgi. Struktuurse heterokromatiini alasid saab kromosoomides esile tuua C-vöötide meetodil (CBG-värvimine), töötlemisel restriktaasidega (AluI, Hae III, HinfI jt.) või antikehadega (5-MEK MAb) ning fluorestsentsanalüüsil (DA/DAPI). Kuna kõik need meetodid toovad esile struktuurse heterokromatiini alad, mis sageli lokaliseeruvad kromosoomide tsentromeersetesse piirkondadesse (centromeric regions), siis nimetatakse struktuurse heterokromatiini alasid C-vöötideks. 
    C-vöötide meetod e. CBG-meetod (C-vöödid baariumhüdrooksiidi ja Giemsa värviga) on kasutusele võetud F.E.Arrighi ja T.C.Hsu poolt 1971.a. Meetod eeldab kromosoomide DNA denatureerimist leelisega, järgnevat inkubeerimist 65^o juures ning värvimist Giemsa lahusega. C-vöödistuse meetodil värvuvad valikuliselt kromosoomide struktuurse heterokromatiini alad nii metafaasis kui ka interfaasi tuumas. Inimesel on C-vöödid lokaliseerunud kõigi kromosoomide tsentromeeri piirkonda ning Y kromosoomi pika õla distaalsesse piirkonda. C-vöödid on päranduvad kromosoomielemendid. Vöödistuse mehhanismi osas oletatakse, et kromosoomipreparaadi töötlemisel läheb DNA eelistatult kaduma mitte-C-vöötide aladest. Kõigepealt denatureerub kromosoomi DNA leelise mõjul ja katkeb seejärel väikesteks fragmentideks, mis lähevad soolalahuses inkubeerimisel kaduma. See seletab DNA kao mitte-C-vöödi aladest. C-vöödi alade selektiivse resistentsuse eest võivad aga vastutada ka teatud mittehistoonsed valgud, mis seostuvad tsentromeerse heterokromatiiniga.
    Restriktsiooni endonukleaas/Giemsa meetod. Metafaasi kromosoomid, mis on fikseeritud metanool/jää-äädikhappega, on tundlikud DNase'dele. 1983.a. näidati D.A.Milleri jt. poolt, et ka paljud restriktsiooni endonukleaasid, mis tunnevad ära 4-5 bp (aga mitte 6 bp) DNA järjestusi, annavad C-vöödi sarnase vöödistuse (vt. tabel 10). Ja seda enamuse inimese kromosoomide struktuurse heterokromatiini alades.

Tabel 10. Mõnede restriktsiooni endonukleaaside mõju inimese kromosoomidele
 

Endonukleaas	Äratundmise koht	Vöödistus
AluI	5'..AG1CT..3'	C-vöödid
DdeI	5'..C1TNAG..3'	C-vöödid
HaeIII	5'..GG1CC..3'	Suured C-vöödid ja G-vöödid
HinfI	5'..G1ANTC..3'	Ühtlane alavärvumine, sh.peamised C-vöödid, v.a.C-vöödid 3.,4. ja p alad akrotsentrikutes
MboI	5'..1GATC..3'	C-vöödid
RsaI	5'..GT1AC..3'	C-vöödid

   Nagu CBG-meetodi puhul nii ka restriktaasidega töötlemisel annab kõige paremaid tulemusi mõni päev vanade preparaatide kasutamine. Väga värskete preparaatide mõjutamisel ensüümiga ja värvimisel Giemsa värviga tekib kromosoomidele kordus- e. varikujutis (ghostlike appearance). C-vöötidega tihti kaasnevad jääk G-vöödid (residual G-bands) võimaldavad aga samaaegselt kromosoome identifitseerida. 
    DNaseI ja endonukleaasid lõikavad kromosoomi DNA väikesteks fragmentideks, mis eralduvad kergesti kromosoomi küljest. DNA kaob eelistatult just nendest piirkondadest, kus on palju vastava ensüümi äratundmise kohti. Need kromosoomipiirkonnad aga, kus on vähem ensüümi äratundmiskohti, kaotavad vähe (kui üldse) DNA-d. DNA kadumine on otseses seoses vastava piirkonna värvimisomaduste nõrgenemisega. Oletatakse, et DNA fragmendid, mis on pikemad kui 1 kb, jäävad kromatiini, samal ajal kui väiksemad, umbes 200 bp pikad fragmendid ekstraheeruvad kromosoomidest. AluI, mis indutseerib klassikalise C-vöödistuse sarnase värvumise mustri, eemaldab enam kui poole kromosoomide DNA-st (v.a. C-vöödi alad); HaeIII, mis indutseerib samaaegselt nii C- kui ka G-vööte, eemaldab tunduvalt vähem DNA-d ja sedagi põhiliselt kromosoomide R-vöödi aladest.
    DA/DAPI fluorestsentsanalüüs. Kui inimese kromosoome värvida ainult DAPI-ga (4'-6-diamidino-2-fenüülindool), siis näeb lisaks tekkinud Q-vöödistust meenutavale vöödistusele suuri briljantselt hiilgava heterokromatiini blokke vaid 1. ja 16. kromosoomi sekundaarsoonise alas. Vöötide muster on sarnane sellele, mis saadakse Hoechst 33258-ga värvimisel ja mida nimetatakse ka H-vöötideks (e. QFH-vöödid). Kui kromosoome värvida distamütsiin A-ga (DA) ja seejärel DAPI-ga (DA/DAPI-meetod), on briljantselt hiilgavad vöödid näha paljudes kromosoomides: 1., 9., 16. kromosoomi sekundaarsoonise alas, 15. kromosoomi lühikese õlas, Y kromosoomi pika õla distaalses osas, samuti 4., 7., 10. ja 19. ning 13., 14., 21. ja 22. kromosoomis. Ülejäänud kromosoomide heterokromatiinialade hiilgus on aga väga nõrk. Nagu hästi teada, seostub DAPI eelistatult AT-rikka DNA-ga. Arvatakse, et H-vöödid, mida on näha DAPI- ja Hoechst 33258-ga värvumise järel, peegeldavad erinevusi AT aluspaaride jaotuses. DA/DAPI vöödisuse mehhanism pole päris selge. DA nagu DAPI-gi on DNA ligand, millel on afiinsus AT paaride suhtes ja mis seondub DNA heeliksi väikesesse vakku. Ilmselt konkureerivad DA ja DAPI sarnaste seostumissaitide pärast, mis lõpptulemusena võibki anda briljantse hiilguse paljudes kromosoomialades.
    Nukleosiidi-vastaste antikehadega, näiteks 5-metüültsütidiini vastaste antikehadega (5-MeC AK), on immuuno-fluorestsentsmeetodil (ka immuuno-peroksüdaas- jt. meetoditel) võimalik esile tuua heterokromatiini alasid. Meetod eeldab kromosoomide DNA denatureerimist UV-ga, töötlemist 5-MeC AK-ga ning seejärel FITC-iga konjugeeritud sekundaarse AK-ga (anti-IgG-FITC). Analüüsitakse fluorestsentsmikroskoobis. 5-MeC AK toob esile suured intensiivselt hiilgavad vöödid 1., 9. ja 16. kromosoomi tsentromeersetes alades, 15. kromosoomi lühikese õla proksimaalses alas ja Y-kromosoomi pika õla distaalses alas. Lisaks veel ka 10., 14., 17., 22. ja Y-kromosoomi tsentromeerse piirkonnas. Nukleosiidi-vastased antikehad võivad fikseeritud kromosoomipreparaadis seostuda üheahelalisele (denatureeritud) DNA-le. Antikehadega seostumine ei nõua ilmselt enamat kui 5 bp pikka denatureerunud järjestust, mis sisaldab ühte sama alust järjest. 5-MeC AK-ga saadud värvumise muster toob esile kromosoomialad, mis sisaldavad palju korduvat ning metüleeritud DNA-d.

Kromosoomide polümorfism

    Struktuurne heterokromatiin lokaliseerub põhiliselt tsentromeeri ning telomeeride piirkondadesse, osadel liikidel ka vahelmiselt (interstitsiaalselt e. interkalaarselt) kromosoomi õlgadesse. C-vöötide mustri võrdlev analüüs erinevate liikide kromosoomistikes võimaldab eristada kaks C-vöödi mustri tüüpi: 1) tüüp I C-vöödid on väikesed ja esinevad kromosoomide peritsentromeerses piirkonnas (näiteks imetajatel, kaladel ja ämblikel); 2) tüüp II C-vöödid on eelistatult interkalaarsed ja terminaalsed (näiteks kahepaiksetel, rohutirtsudel ja taimedel). Heterokromatiinsete alade paigutus kromosoomides on evolutsioonis kinnistunud, näidates selle bioloogilist tähtsust.
    Heterokromatiinsete alade polümorfismi e. heteromorfismi (polymorphism or heteromorphism) all mõeldakse nende alade suuruse ja asendi varieerumist homoloogstes kromosoomides ja erinevatel indiviididel populatsioonis. Heteromorfsed on tõenäoliselt kõigi kromosoomide C-vöödid. C-vöötide suurus varieerub pideva jaotuse järgi, mitte astmeliselt (kvantitatiivsel analüüsil võib neid mõõta). C-vöötide analüüsil kasutatakse ka nende klassidesse jaotamist. C-vöödid klassifitseeritakse 5 suuruse kategooriasse. Vöödid on heteromorfsed ka oma asendi poolest primaarsoonisei inversiooni puudumisest kuni täieliku inversioonini. C-vöödi suurus ja asend igas kromosoomis on indiviidile iseloomulik ja püsiv näitaja. Heteromorfismid on päranduvad, mistõttu neid saab kasutada kui kromosoomimarkereid (näiteks ebanormaalse morfoloogiaga kromosoomide ja translokatsioonide analüüsil, lisa- või markerkromosoomi päritolu kindlakstegemisel jne.). 
    Üheks mõistatuseks oli kaua aega helehamstrik (Peromyscus), kus kõigi isendite karüotüübid erinevad omavahel olulisel määral enamuse kromosoomide suuruse ja tsentromeeri indeksi poolest. Küsimus lahenes aga C-vöötide analüüsil, mis näitas, et helehamstriku kromosoomide lühikestes õlgades paikneb heterokromatiini ala, mille polümorfism viibki kromosoomide kuju ja suuruse variantide ebatavalisele rohkusele. 
    Heteromorfismid inimesel on enamväljendunud kromosoomides 1, 9, 16 ja Y, millel on üldse palju suuremad C-vöödid kui teistel kromosoomidel. C-vöödi sarnast vöödistust andvate restriktsiooni endonukleaasidega on võimalik paremini kindlaks teha aga väikesi tsentromeerse heterokromatiini alade heteromorfisme (näiteks Alu I ja Mbo I kasutamisel kromosoomides 4 ja 18). DA/DAPI meetodil on väga heterogeenne 9. kromosoomi struktuurse heterokromatiini ala, 5-MeC AK meetodil aga 15. kromosoomi lühike õlg, mis sisaldab tavaliselt palju 5-MeC-rikast DNA-d.
    Kromosoomide polümorfism ei avaldu reeglina fenotüübis. Erandiks on ICF sündroom (immunodeficiency, centromeric heterochromatin instability, facial syndrome), mille puhul lisaks immuundefitsiitsusele ja näopiirkonna anomaaliatele kirjeldatakse patsiendil hulgaliselt erinevaid 1., 9. ja 16. kromosoomi tsentromeerse heterokromatiini ala variantidega seotud kromosoomiaberratsioone (vt. ka kromosoomimurru-sündroomid ptk. 22).

Lisa- e. B-kromosoomid

    Iga liiki iseloomustab teatud kindel kromosoomistik, nn. A-kromosoomid. A-kromosoomide muutused (mutatsioonid) viivad geneetilise tasakaalu rikkumisele ning on reeglina kahjulikud. Paljudel taime- ja loomaliikidel (aga mitte inimesel) võivad peale A-kromosoomide karüotüübis esineda ka B- ehk lisakromosoomid, mis on suures osas heterokromatiinsed ja mille vähest eukromatiini ei transkribeerita. 
    B-kromosoomid on tavaliselt väiksemad kui A-kromosoomid ning nende arv ja kuju varieerub ühe liigi isenditel ja ka ühe indiviidi erinevates rakkudes. Kuna lisakromosoomid on geneetiliselt inertsed, siis ei oma nad ka mõju kvalitatiivsete tunnuste avaldumisele. Küll aga võivad nad suure arvu korral omada teatud efekti, eriti indiviidi elujõule ja meiootiliste kiasmide sagedusele. Näiteks on teada, et paljudel taimeliikidel langeb viljakus proportsionaalselt B-kromosoomide arvu suurenemisele. B-kromosoomide olemasolu karüotüübis võib paljudel (kuid mitte kõigil) liikidel viia kiasmide sageduse tõusule A-kromosoomides, suurendades geneetilist rekombineerumist ja seega ka varieeruvust järglaste hulgas. Nii näiteks on mitmete taimeliikide puhul leitud eri sortide võrdlemisel suuremat lisakromosoomide hulka ebasoodsamates kasvukohtades kasvavatel taimedel. Lisakromosoomide püsimine looduslikes populatsioonides viitab nende tähtsusele geneetilise mitmekesisuse suurendamisel.
    Lisakromosoomid on mitoosis ja meioosis ebastabiilsed, kuigi omavad normaalset tsentromeeri. Kui B-kromosoomid konjugeeruvad meioosis omavahel, siis segregeeruvad nad enam-vähem normaalselt, ehkki kiasme reeglina nendes ei moodustu. Üksikuks jäädes võivad nad aga kergesti kaduma minna. B-kromosoomid replitseeruvad S-faasi lõpus, kusjuures rakutsükkel pikeneb vastavalt lisakromosoomide arvu suurenemisele.
    DNA aluspaaride suhe B-kromosoomides ei erine põhikromosoomistiku omast. Ehkki lisakromosoomid reeglina ei oma homoloogiat A-komplekti kromosoomidega, oletatakse, et nad võivad olla tekkinud A-kromosoomide mõnedest heterokromatiinielementidest. Nii näiteks on teada tradeskantsia (Tradescantia paludosa) B-kromosoomide assotseerumine mitoosis just teatud kromosoomide tsentromeeri või telomeeri piirkonnaga. Huvitav on veel, et heterokromatiinsed lisakromosoomid ei värvu diferentsiaalvärvimisel struktuursele heterokromatiinile iseloomulikult, vaid vöödistuvad nagu tavalised kromosoomid.