Vad är skillnaden mellan DNA-sekvensmutationer och epigenetiska modifieringar

De huvudskillnad mellan DNA-sekvensmutationer och epigenetiska modifieringar är att DNA-sekvensmutationer resulterar i förändringarna i den genetiska informationen medan de epigenetiska modifieringarna resulterar i modifieringarna av genuttryck. 

DNA-sekvensmutationer och epigenetiska modifikationer är två typer av förändringar i genomets struktur. DNA-sekvensmutationer kan inte reverseras medan epigenetiska modifieringar kan reverseras. 

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är DNA-sekvensmutationer
     - Definition, Typer, Effekt på genomet
2. Vad är epigenetiska modifieringar
     - Definition, Typer, Effekt på genomet
3. Vad är likheterna mellan DNA-sekvensen Mutationer och Epigenetic Modifications
     - Översikt över gemensamma funktioner
4. Vad är skillnaden mellan DNA-sekvensen Mutationer och Epigenetic Modifications
     - Jämförelse av viktiga skillnader

Nyckelbegrepp

Kromosomal mutation, DNA-sekvensmutation, epigenetisk modifiering, ramskiftmutation, genuttryck, punktmutation, reversibilitet, strukturella modifieringar av DNA

Vad är DNA-sekvensmutationer

DNA-sekvensmutationer är de permanenta förändringarna av genomets nukleotidsekvens. De förändrar i sin tur funktionen hos de uttryckta proteinerna genom att ändra aminosyrasekvensen. Dessutom finns det tre möjliga typer av DNA-sekvensmutationer:

Punktmutationer

Dessa är förändringarna av en enda nukleotid i DNA-sekvensen. De tre typerna av punktmutationer är missensmutationer, nonsensmutationer och tysta mutationer. Missens mutationer sker genom substitutionen av en enda nukleotid i gensekvensen, som i sin tur förändrar en enda aminosyra av det uttryckta proteinet. Å andra sidan, nonsensmutationer är substitutionerna av en enda nukleotid i gensekvensen, införande av ett stoppkodon, vilket i sin tur stannar transkriptionen. För övrigt, tysta mutationer är en substitution av en enda nukleotid i gensekvensen, vilken fortfarande representerar samma aminosyra baserat på degenerationen av den genetiska koden.

Figur 1: Punktmutationer

Ramskiftmutationer

Dessa mutationer förändrar genens öppna läsram. Det finns tre typer ramförskjutningsmutationer som insertioner, raderingar och duplikeringar. En införande är tillsatsen av en eller några nukleotider till gensekvensen medan deletioner är avlägsnandet av en eller flera nukleotider från gensekvensen. I kontrast, dupliceringar är kopiering av en del av DNA en eller flera gånger inom genen.

Figur 2: Ramskiftemutationer

Kromosomala mutationer

Dessa mutationer gör betydande förändringar i genom-DNA. Vidare är de fem typerna av kromosomala mutationer translokationer, gen-duplikationer, intra-kromosomala deletioner, inversioner och förlust av heterozygositet. 

Figur 3: Kromosomala mutationer

I translokationer, delar av kromosomer byts ut mellan icke-homologa kromosomer medan gen duplikationer, en särskild allel uppträder i flera kopior inom genomet, vilket ökar gendoseringen. Dessutom, i intra-kromosomala deletioner, ett segment av en kromosom kan avlägsnas. inversioner, å andra sidan är förändringarna i orienteringen av ett kromosomsegment. Under tiden orsakar förlusten av en allel från en av de homologa kromosomerna förlust av heterosygositet.

Vad är epigenetiska modifieringar

Epigenetiska modifieringar är förändringar av kromatinstrukturen, vilket orsakar ärftliga förändringar i genuttrycket. Huvuddragen hos epigenetiska modifieringar är att de inte förändrar genens nukleotidsekvens. Vidare är de tre huvudtyperna av epigenetiska modifieringar DNA-metylering, histon-modifiering och icke-kodande RNA-baserad transkriptionell gensläckning.

DNA-metylering

DNA-metylering är alltid associerad med aktivering och repression av gener. Under denna process tillsätts en metylgrupp till 5'-positionen av cytosin-nukleotiden bredvid guaninukleotiden, vilken är bunden av en fosfatgrupp. Detta bildar CpG-dinukleotiden. Det enzym som är involverat i denna process är DNA-metyltransferaser. Denna metylgrupp verkar som en epigenetisk faktor, som markerar generna som aktiva eller inaktiva.

Figur 4: Epigenetiska modifieringar

Histon-modifikationer

Olika typer av histonförändringar inklusive acetylering, deacetylering och histon-metylering är ansvariga för bindningen av de epigenetiska faktorerna till histonernas svansar. Detta förändrar omfattningen av omslagning av DNA kring histonmolekyler, som i sin tur förändrar genuttryck. Dessutom finns det två typer av kromatin, enligt deras graden av omslag. De är eukromatin och heterochromatin. I eukromatin lindas DNA löst; därför uttrycker generna i de eukromatiska regionerna aktivt. Däremot innehåller heterochromatin tätt omslagen DNA runt histoner och generna i de heterochromatiska regionerna är inaktiva genom transkription och genetik.

Figur 5: Eukromatin och heterokromatin 

Icke-kodande RNA-baserad transkriptionell gensläckning

De mi-RNAs (mikro-ribonukleinsyrorna), de korta nukleotiderna härledda från introner av proteinkodande gener eller transkriberade från oberoende gener tjänar som regulatorer i signaleringsvägarna, vilken blockerar översättning.

Likheter mellan DNA-sekvensen Mutationer och epigenetiska modifieringar

• DNA-sekvensmutationer och epigenetiska modifieringar är de två typerna av strukturella modifieringar som kan förekomma i genets DNA.
• De kan utöva förändringar i genprodukt.
• Dessutom är båda typerna av förändringar ärftliga.

Skillnad mellan DNA-sekvensmutationer och epigenetiska modifieringar

Definition

En DNA-sekvensmutation hänför sig till en permanent förändring i DNA-sekvensen som utgör en gen så att sekvensen skiljer sig från det som finns i de flesta organismerna medan en epigenetisk modifikation hänför sig till en ärftlig förändring i genuttryck och cellfunktion utan förändringar i ursprunglig DNA-sekvens. Detta är den grundläggande skillnaden mellan DNA-sekvensmutationer och epigenetiska modifieringar.

Förekomst

Dessutom uppträder DNA-sekvensmutationer på grund av fel i DNA-replikation eller genom effekten av mutagener medan epigenetiska modifieringar uppstår på grund av miljöfaktorer inklusive diet och exponering för vissa kemikalier.

Strukturell förändring

En annan skillnad mellan DNA-sekvensmutationer och epigenetiska modifieringar är att DNA-sekvensmutationer är förändringar av nukleotidsekvenser av gener medan epigenetiska modifikationer är förändringarna i tillgängligheten av DNA och kromatinstruktur.

Funktionell förändring

DNA-sekvensmutationer förändrar proteinsekvensens aminosyrasekvens medan epigenetiska modifikationer förändrar genuttryck. Detta är en annan skillnad mellan DNA-sekvensmutationer och epigenetiska modifieringar.

typer

De tre huvudtyperna av DNA-sekvensmutationer är punktmutationer, ramförskjutningsmutationer och kromosomala mutationer medan de tre huvudtyperna av epigenetiska modifieringar är DNA-metylering, histon-modifiering och icke-kodande RNA-baserad transkriptionell gensläckning..

Reversibilitet

Vidare är reversibilitet en stor skillnad mellan DNA-sekvensmutationer och epigenetiska modifieringar. DNA-sekvensmutationer är irreversibla medan epigenetiska modifikationer är reversibla.

Slutsats

DNA-sekvensmutationer är förändringar i nukleotidsekvensen hos en gen, vilket resulterar i ett protein med en förändrad aminosyrasekvens. Detta kan förändra proteinets funktion och ge ett nytt drag. När det är ärft är DNA-sekvensmutationer dessutom irreversibla. Epigenetiska modifieringar är å andra sidan förändringar i kromatinstrukturen som förändrar tillgängligheten till DNA. Detta förändrar genuttryck. Emigenetiska modifikationer är dock reversibla. Därför är huvudskillnaden mellan DNA-sekvensmutationer och epigenetiska modifieringar den typ av förändring i DNA-strukturen och deras roll.

Referens:

1. "Vilka slags genmutationer är möjliga? - Genetics Home Reference - NIH. "U.S. National Library of Medicine, National Institute of Health, tillgängligt här
2. Handy, Diane et al. "Epigenetiska modifieringar: grundläggande mekanismer och roll i hjärt-kärlsjukdomar" Cirkulationsvolym. 123,19 (2011): 2145-56. Tillgänglig här

Image Courtesy:

1. "Olika typer av mutationer" Av Jonsta247 (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia  
2. "Frameshift deletion (13062713935)" Genom Genomics Education Program - Frameshift-borttagning (CC BY 2.0) via Commons Wikimedia  
3. "Chromosomes mutations-en" Av GYassineMrabetTalk✉This W3C-ospecificerad vektorbild skapades med Inkscape. - Egent arbete baserat på Chromosomenmutationen.png (Public Domain) via Commons Wikimedia  
4. "Epigenetiska modifieringar" Av AJC1 (CC BY-SA 2.0) via Flickr
5. "Sha-Boyer-Fig1-CCBy3.0" (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia