Hierarchische Ebenen der Chromatinorganisation ermöglichen die räumlich-zeitliche Regulation verschiedener genomischer Funktionen in den Zellkernen von Säugetieren. Sowohl die DNA-Replikation als auch die DNA-Reparatur sind globale genomische Prozesse. Ihre Chromatineinheiten weisen bemerkenswerte strukturelle Ähnlichkeiten auf und erscheinen mikroskopisch als Cluster von nanofokalen Strukturen, die jeweils in der Größenordnung von Chromatinschleifen liegen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Genomfunktionen mit der zugrundeliegenden strukturellen Organisation durch die beiden Chromatinarchitekturproteine CTCF und Cohesin in Beziehung zu setzen, die zusammenarbeiten, um das Genom in Chromatinschleifen und Domänen zu formen. Hier wurde gezeigt, dass CTCF dosisabhängig für das zelluläre Überleben nach ionisierender Bestrahlung entscheidend ist. Die Ergebnisse der CTCF-Depletion in verschiedenen Zelllinien wurden in ein biophysikalisches Modell integriert. Es zeigte sich, dass das verringerte klonogene Potenzial auf die erhöhte Wahrscheinlichkeit von DNA-Doppelstrangbrüchen zurückzuführen ist, die sich in größeren Chromatindomänen ohne CTCF an deren Rändern zusammenballen. Außerdem erwies sich CTCF an den Stellen und zum Zeitpunkt der DNA-Replikation als angereichert. Es zeigte sich, dass die CTCF-Intensität innerhalb von Replikations-Foci nach der Replikationsmarkierung über eine Verfolgungszeit abnimmt, was auf eine CTCF-Akkumulation während der laufenden DNA-Replikation hindeutet. Die Verringerung von CTCF korrelierte mit einer Beeinträchtigung der Zellzyklusprogression. CTCF-depletierte Zellen verharrten CTCF-dosisabhängig in der G1 Phase, was darauf hindeutet, dass die von CTCF bereitgestellte Chromatinstruktur für den korrekten Eintritt in die S-Phase erforderlich sein könnte. Außerdem erwies sich CTCF als besonders angereichert an den replizierenden inaktiven X- und Y-Chromosomen. Die Verminderung von CTCF führte zu einem Verlust der Synchronität bei der DNA-Replikation des Y-Chromosoms. Außerdem veränderte sich die Architektur des Y-Chromosoms durch die Verringerung von CTCF in Bezug auf Volumen und Form. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die Cohesin-Untereinheit RAD21 für die Struktur der Chromatinschleifen entscheidend ist. RAD21-depletierte Zellen wiesen eine Zunahme der Größe und Formheterogenität von Chromatinschleifen auf. Die Cohesin-Komponente SA1 wurde auf ihre Rolle bei der Signalisierung von DNA-Schäden untersucht. SA1 KO-Zellen zeigten bei allen getesteten Röntgendosen eine Beeinträchtigung von γH2AX. Die funktionalen Reparatureinheiten nahmen in Abwesenheit von SA1 in Anzahl, Volumen und Intensität ab. Die hier vorgestellten Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die Funktion der DNA-Replikation und -Reparatur durch die Chromatinarchitektur bestimmt wird, wobei die Struktur die Funktion bestimmt. Zukünftige Arbeiten sollten die Mechanismen hinter der Regulierung globaler genomischer Funktionen durch diese beiden Proteine der Chromatinarchitektur weiter untersuchen und das genaue Zusammenspiel zwischen Cohesin und CTCF innerhalb dieser Regulierung definieren.