Vad är skillnaden mellan nonsens och missensmutation

De huvudskillnad mellan nonsens och missensmutation är det nonsensmutation introducerar ett stoppkodon till gensekvensen, vilket leder till för tidig kedjeterminering medan missensmutationen introducerar ett distinkt kodon till gensekvensen, inte ett stoppkodon, vilket leder till en icke-synonym aminosyra i polypeptidkedjan. Vidare resulterar en nonsensmutation i en trunkerad, ofullständig och vanligtvis icke-funktionell proteinprodukt medan en missensmutation resulterar i antingen en konservativ eller icke-konservativ förändring av proteinet.

Nonsens- och missensmutationer är punktmutationer eller enkla nukleotidsubstitutioner som introducerar distinkta förändringar i den ultimata proteinprodukten.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är en nonsensmutation
     - Definition, mekanism, effekt
2. Vad är en missen mutation
     - Definition, mekanism, effekt
3. Vad är likheterna mellan nonsens och missensmutation
     - Översikt över gemensamma funktioner
4. Vad är skillnaden mellan nonsens och missensmutation
     - Jämförelse av viktiga skillnader

Nyckelbegrepp

Konservativ mutation, Missense Mutations, Non-Synonym Amino Acid, Nonsens Mutations, Point Mutations, Tidig Kedjeterminering

Vad är en nonsensmutation

En nonsensmutation är en typ av mutation som inför en stoppkodon vid mutationsplatsen genom en nukleotidsubstitution. De tre möjliga stoppkodonerna i DNA-sekvensen är TAG, TAA och TGA. Här transkriberas dessa kodoner i mRNA-sekvensen, vilket producerar tre typer av nonsensmutationer, som kallas bärnstenmutationer (UAG), okermutationer (UAA) respektive opal- eller umbermutationer (UGA). Emellertid kan dessa tre typerna av mutationer också uppstå genom införandet eller deletionen av en enda nukleotid i nukleotidsekvensen.

Figur 1: Nonsensmutation med radering

I mRNA kommer de återstående kodonerna utanför stoppkodonet inte att översättas, vilket leder till en för tidig kedjestoppning. Således orsakar detta ett stympat eller ofullständigt protein, vilket är icke-funktionellt. Effekten av nonsensmutationen beror dock på närheten eller graden av införlivande av de funktionella domänerna hos det drabbade proteinet.

Vad är en missen mutation

Missensmutationer är en typ av enkel nukleotidsubstitution som introducerar ett distinkt codon till nukleotidsekvensen hos en gen. Eftersom det ändrar kodonen till ett annat kodon, vilket representerar en distinkt aminosyra, kallar vi också missensmutationer som icke-synonym substitution. I jämförelse med nonsensmutationer, som är en annan typ av icke-synonym substitution, introducerar missensmutationer inte stoppkodoner till gensekvensen.

Här kan den nya aminosyran innehålla liknande egenskaper som den ursprungliga aminosyran på mutationsplatsen. I detta fall heter missensmutationen a konservativ mutation. Och detta muterade protein kan utöva en liknande funktionalitet till det ursprungliga proteinet. Omvänt, om den introducerande aminosyran bär olika egenskaper till den ursprungliga aminosyran, så kallas denna typ av missensmutation en a icke-konservativ mutation. Här kan det muterade proteinet ha en distinkt funktion till det ursprungliga proteinet, annars blir det muterade proteinet icke-funktionellt.

Figur 2: Typer av punktmutationer

Exempelvis leder vissa missensmutationer till aktiveringen av de ursprungligen inaktiva proteinerna. Detta kallas funktionens vinst. Dessutom kan andra typer av missensmutationer inaktivera de ursprungligen aktiva proteinerna. Vi kallar detta förlorad funktion.

Om punktmutationen introducerar samma aminosyra till stället för mutation med användning av degenerationen av den genetiska koden blir denna punktmutation en tyst mutation, vilken är den tredje typen av punktmutationer.

Likheter mellan Nonsens och Missens Mutation

• Nonsens- och missensmutationer är två typer av punktmutationer.
• En enda nukleotid i gensekvensen förändrar båda typerna av mutationer.
• Båda resulterar också i förändringarna i kodonsekvensen.
• Dessutom kan båda leda till produktion av icke-funktionella proteiner.
• Sålunda kan dessa mutationer leda till genetiska störningar.
• Vidare kan båda typerna av punktmutationer uppstå på grund av fel i DNA-replikation. Felfrekvensen eller förekomsten av punktmutationer under DNA-replikation är 5-10%.
• Emellertid kan 3'-5'-exonukleasaktiviteten hos DNA-polymeras reparera fel under DNA-replikation.
• Dessutom kan kemiska mutagener inklusive basanaloger, deamineringsmedel, alkyleringsmedel och fysiska mutagener såsom strålning och värme också resultera i punktmutationer.
• DNA-reparationssystem, inklusive direktreparation, excisionsreparation och felparametrar, hjälper till att reparera dessa typer av punktmutationer.

Skillnad mellan Nonsens och Missens Mutation

Definition

En nonsensmutation hänför sig till en mutation i vilken ett sense-kodon som motsvarar en av de tjugo aminosyror som specificeras av den genetiska koden ändras till ett kedjeterminerande kodon. Medan en missense-mutation hänvisar till en enda baspar-substitution, som ändrar den genetiska koden på ett sätt som producerar en aminosyra som skiljer sig från den vanliga aminosyran vid den positionen. Sålunda innehåller dessa definitioner den grundläggande skillnaden mellan nonsens och missensmutation.

Förändring i kodonsekvensen

Vidare är huvudskillnaden mellan nonsens och missensmutation att nonsensmutationen introducerar ett stoppkodon till kodonsekvensen vid mutationsstället medan missensmutation introducerar en distinkt kodon.

Under transkription

Vidare resulterar nonsensmutation i en för tidig kedjeavslutning vid mutationsplatsen medan en missensmutation resulterar i en distinkt aminosyra, som är konservativ eller icke-konservativ. Därför är detta också en skillnad mellan nonsens och missensmutation. 

Effekt på proteinet

Effekt på proteinet är en annan skillnad mellan nonsens och missensmutation. Nonsensmutation resulterar i ett ofullständigt eller trunkerat protein medan missensmutation resulterar i ett konserverat eller ej konserverat protein.

Funktionalitet

Dessutom är proteinerna som produceras av nonsensmutationer mestadels icke-funktionella medan proteinerna som produceras av missensmutationerna är antingen funktionella, icke-funktionella eller de har en distinkt funktion från det ursprungliga proteinet.

Genetiska störningar

Nonsensmutationer kan leda till genetiska störningar, inklusive cystisk fibros, beta-thalassemi, Duchenne-muskeldystrofi (DMD), Hurlers syndrom och Dravet syndrom medan missensmutationer kan leda till sicklecellsyra, Epidermolysis bullosa och superoxiddismutas 1 (SOD1) medierad amyotrofisk lateralskleros (ALS). Sålunda tillskrivs de typer av störningar som orsakas av dessa mutationer till en annan skillnad mellan nonsens och missensmutation.

Slutsats

En nonsensmutation introducerar ett stoppkodon vid mutationsplatsen, vilket resulterar i för tidig kedjeterminering. Således orsakar detta produktion av trunkerade proteiner som är icke-funktionella. Dessutom introducerar en missense-mutation ett distinkt kodon på mutationsplatsen, vilket resulterar i produktion av icke-synonymt protein, vilket kan vara antingen konservativt eller icke-konservativt. Konservativa mutationer producerar ett protein med samma funktionalitet med avseende på det ursprungliga proteinet medan de icke-konservativa proteinerna är antingen icke-funktionella eller de har en distinkt funktion. Därför är huvudskillnaden mellan nonsens och missensmutation den typ av förändring i kodonsekvensen och funktionaliteten hos det muterade proteinet.

Referens:

1. Brun TA. Genom. 2: a upplagan. Oxford: Wiley-Liss; 2002. Kapitel 14, mutation, reparation och rekombination. Tillgänglig här

Image Courtesy:

1. "Frameshift deletion (13062713935)" Genom Genomics Education Program - Frameshift deletion (CC BY 2.0) via Commons Wikimedia  
2. "Point mutations-en" Av Jonsta247 - Egent arbete (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia