Zum besseren Verständnis zellulärer Prozesse ist es wichtig für Lebendzell-Experimente auf gute und verlässliche Marker für zelluläre Strukturen und Prozesse zurückgreifen zu können. In Rahmen dieser Thesis beschreiben wir die Entwicklung und Charakterisierung solcher Marker, die zur Untersuchung der DNA-Replikation sowie von DNA-Reparatur-Prozessen in lebenden Zellen verwendet werden können. Der Fokus liegt hierbei auf der Untersuchung von Chromatinveränderungen während der DNA-Reparatur. Hierfür wurde zuerst ein Nanobody (Einzeldomänen-Antikörper aus Camelidae) gegen die posttranslational phosphorylierte Form der Histonvariante H2AX, γ-H2AX, die als Indikator für DNA-Doppelstrangbrüche dient, in vivo charakterisiert. Bisher wurde der Phosphorylierungstatus der Histonvariante H2AX lediglich in fixierten Zellen mittels Immunofluoreszensfärbung untersucht. Nanobodies können rekombinant an fluoreszente Proteine gekoppelt werden und entsprechend genutzt werden, um Proteine oder andere zelluläre Bestandteile zu visualisieren. Im Zuge der in vivo Charakterisierung des γ-H2AX Nanobodys taten sich zwei große Probleme bei der Epitop-Erkennung auf. So wird das Epitop des Nanobodys kompetitiv von anderen Proteinen wie MDC1 gebunden. Außerdem bindet der Nanobody das von ihm erkannte SQ-Motiv auch in anderen Reparaturproteine, wie beispielsweise XRCC1. Parallel zur Nanobody-Charakterisierung wurde ein, auf zellpenetrierenden Peptiden basierender, Marker für Lebendzell-Studien zu DNA-Replikation und DNA-Reparatur entwickelt. Hierfür fokussierten wir uns auf PCNA, ein Schlüsselprotein der DNA-Replikation und der DNA-Reparatur welches häufig als fluoreszentes Fusions-Protein überexprimiert eingesetzt wird. Um die Transfektion von Zellen und die damit verbunden Probleme, wie schlechte Transfektionsraten und Auswirkungen auf das Zellüberleben zu umgehen, entwickelten wir ein zellpermeables, mit PCNA interagierendes Peptid das in Studien zu DNA-Replikation und DNA-Reparatur benutzt werden kann. Dabei handelte es sich um das erste Experiment überhaupt in dem erfolgreich ein Biomarker entwickelt wurde, der innerhalb von Sekunden gewünschte Zielstrukturen sichtbar macht. Um diese Anwendungsmöglichkeiten zellpenetrierender Peptide noch zu erweitern und rekombinat mit einem Histidin-Tag versehene Proteine oder natürlich Histidin-reiche Proteine zu markieren, wurden Nitriloessigsäure (NTA) basierte Sonden in lebenden Zellen getestet. Außerdem wurde ein Färbeprotokoll optimiert, um sowohl in lebenden als auch in fixierten Zellen überexprimierte Proteine mit Histidin-Tag und auch endogen, Histidin-reiche Proteinen mit Hilfe eines, an die NTA gekoppelten, fluoreszierenden Moleküls sichtbar zu machen. Letztlich untersuchten wir noch DNA Reparaturmechanismen im Kontext offener und geschlossener Chromatinregionen in denen die erst kürzlich entdeckte Isoform von Histon H2A, H2A.Bbd, vorkommt. Hierfür wurde der von uns etablierte Replikations- und Reparatur-Marker benutzt um Lokalisationsstudien von endogenem PCNA durchzuführen. In einem ersten Experiment untersuchten wir die DNA Replikation. Hier legen unsere Daten eine Anreicherung von H2A.Bbd in Regionen mit aktiver DNA Replikation nahe, was in einer verkürzten S-Phase resultiert. In weiteren Experimenten zeigte sich, dass eine Zelllinie, die stabil H2A.Bbd-GFP überexprimierte, sensitiver auf UVC-Bestrahlung reagierte, als stabil H2A-GFP überexprimierenden Zellen, was an Hand der Level von Cyclobutan-Pyrimidn-Dimeren (CPD) quantifiziert wurde. Dies wurde dem weniger stark kondensierten Chromatin in den H2A.Bbd-Zellen zugeschrieben. Um diese Hypothese zu überprüfen, wurden die Chromatin-Kondensationslevel der beiden Zelltypen invertiert, also eine Kondensation des Chromatins in H2A.Bbd-Zellen und eine Auflockerung der Chromatinstruktur in den H2A-Zellen herbeigeführt. Die anschließende Analyse der Cyclobutan-Pyrimidin-Dimer Level stütze diese Hypothese. Die offene Chromatin-Struktur, die H2A.Bbd überexprimierende Zelle anfälliger für DNA Schäden macht sowie die verkürzte S-Phase Dauer spiegelt die phänotypischen Charakteristika von Hodgkin Lymphomen wieder, in denen ebenfalls eine H2A.Bbd-Überexpression beobachtet wird.