Die DNA-Replikation ist einer der fundamentalsten Prozesse in jedem lebenden Organismus, der für die Übertragung der (epi)genetischen Information einer Zelle notwendig ist. Um die fehlerfreie Vervielfältigung und Weitergabe des gesamten genetischen Materials genau einmal pro Zellzyklus zu gewährleisten, folgt die DNAReplikation einem streng kontrollierten räumlich-zeitlichen Programm, welches über viele Arten hinweg identisch ist. Insbesondere in höheren eukaryotischen Organismen muss die Regulation dieses Programms jedoch dynamisch und flexibel genug sein, um die Koordination mit anderen DNA-abhängigen Prozessen wie Transkription und DNAReparatur zu ermöglichen. Darüber hinaus zeigten bereits frühe Studien, dass dieses replication timing program bemerkenswerte Änderungen während der zellulären Entwicklung durchläuft, welche auf mehreren Ebenen kontrolliert werden können. So findet die DNA Vervielfältigung während der frühen embryonalen Stadien von Drosophila und Xenopus beispielsweise innerhalb weniger Minuten statt und ist abhängig von der Verfügbarkeit maternaler Faktoren, welche eine schnelle DNA-Synthese in Abwesenheit von Transkription erlauben, sowie einer spezialisierten Organisation des Zellzyklus - gekennzeichnet durch das Fehlen von gap Phasen, was den Zellen ermöglicht zwischen SPhase und Zellteilung zu wechseln - und Unterschieden in der Regulierung des licensings und der Aktivierung von Replikationsursprüngen. Vor einiger Zeit wurde zudem gezeigt, dass embryonale Stammzellen von Mäusen und Menschen ebenfalls einer massiven Umorganisation ihres DNA replication timing programs während ihrer Entwicklung unterliegen, welche bis zu 50% des gesamten Genoms betreffen können. Im Zuge dieser Arbeit habe ich diese Entwicklungsunterschiede in embryonalen Stammzellen der Maus (mESCs) genauer untersucht und analysiert, wie sich diese in situ manifestieren. Unter Verwendung klassischer nucleotide pulse-chase Experimente führte ich eine detaillierte Charakterisierung des DNA-Replikationsprogramms von mES-Zellen durch, welches anschließend in vivo bestätigt werden konnte. Ich beobachtete bemerkenswerte Unterschiede im Zeitpunkt der Replikation von perizentromerischem Heterochromatin, was auf der Basis von Unterschieden in der Chromatinorganisation in pluripotenten Zellen erklärt werden könnte. Mithilfe von 3D Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (3D-FISH) analysierte ich die Zeitpunkte der Replikation dreier wichtiger chromosomaler Tandem-Repeat-Elemente - minor und major satellite repeats und Telomere. Außerdem identifizierte ich das Y-Chromosom als diejenige Struktur, welche zuletzt während der S-Phase in männlichen Zellen repliziert wird. Ich konnte ferner zeigen, dass seine Duplikation in ähnlicher Weise synchron verläuft wie die des inaktiven X-Chromosoms weiblicher Zellen, was auf eine spezielle Art der Replikation hindeutet, welche für diese zwei inaktiven Chromosome spezifisch sein könnte. Mit einer Kombination von Einzelmolekül- und hochauflösenden Mikroskopietechniken konnte ich wichtige molekulare Parameter des Stammzellreplikons charakterisieren, was es mir ermöglichte, diese wichtige funktionale Einheit der DNA-Replikation mit der von somatischen Zellen zu vergleichen, welche in einer aktuellen Studie publiziert wurden. Diese Daten könnten auf weitere Entwicklungsunterschiede bei der Organisation der DNAReplikation basierend auf Mechanismen hinweisen, welche zwischen Säugetierarten, Fröschen und sogar Fliegen konserviert sein könnten. Abschließend habe ich die Auswirkung des Verlusts von DNA-Methylierung auf die DNAReplikation untersucht. Während das Fehlen dieser wichtigen Basenmodifikation den generellen Verlauf der DNA-Replikationsmaschinerie nicht beeinträchtigte, zeigten die Ergebnisse, dass die DNA-Methylierung eine Rolle in der Kontrolle der DNA-Helix-Stabilität spielen könnte, um so DNA-abhängige Stoffwechselprozesse auf molekularer Ebene zu beeinflussen.