Kluczowa różnica między mutacjami sekwencji DNA a modyfikacjami epigenetycznymi polega na tym, że podczas mutacji sekwencji DNA zmiany zachodzą w oryginalnych sekwencjach DNA, podczas gdy podczas modyfikacji epigenetycznych zmiany nie zachodzą w oryginalnych sekwencjach DNA.
Genom reprezentuje ogólną informację genetyczną organizmu w postaci precyzyjnych sekwencji DNA lub genów. Poszczególny gen zawiera określony kod genetyczny do produkcji określonego białka. Stąd ekspresja genów odbywa się w dwóch procesach: transkrypcji i translacji. Jednak z różnych przyczyn zachodzą zmiany w sekwencjach DNA genów. Tego rodzaju zmiany w sekwencjach nukleotydów nazywamy mutacjami. Czasami, nawet bez zmiany oryginalnych sekwencji DNA genów, ekspresja genów zmienia się i wytwarza różne fenotypy. Nazywamy te przypadki modyfikacjami epigenetycznymi.
Czym są mutacje sekwencji DNA?
Mutacje to zmiany zachodzące w sekwencjach nukleotydowych DNA. Kiedy pojawia się mutacja, zmienia ona dokładną kolejność nukleotydów w sekwencji DNA. W rezultacie informacja genetyczna zmienia się w określonej sekwencji. Pojedyncza zmiana nukleotydu może mieć szkodliwy wpływ na organizm; na przykład zaburzenia genetyczne. Czasami jednak nie stanowi zagrożenia. Jeśli mutacja występuje w regionie eksonu genu, może skutkować niewłaściwym białkiem. Co więcej, mutacje germinalne powodują zaburzenia genetyczne, gdy przechodzą do następnego pokolenia, ponieważ występują w komórkach płciowych, takich jak plemniki i komórki jajowe. Jednak większość innych mutacji nie jest dziedziczna.
Rysunek 01: Mutacje sekwencji DNA
Mutacje sekwencji DNA zachodzą w wyniku ekspozycji na silne chemikalia i czynniki rakotwórcze, światło UV, błędy w procesie replikacji DNA, ekspozycja na promieniowanie itp. Poza tym niektóre mutacje są spontaniczne. Mutacje mogą być mutacjami punktowymi lub mutacjami chromosomowymi. Zmiany pojedynczych nukleotydów lub mutacje punktowe następują z powodu insercji, delecji i substytucji. Z drugiej strony mutacje powodujące zmiany strukturalne chromosomów są wynikiem duplikacji genów, delecji części chromosomów, rearanżacji chromosomów itp.
Czym są modyfikacje epigenetyczne?
Epigenetyka to badanie dziedzicznych zmian ekspresji genów bez zmiany oryginalnej sekwencji DNA. W związku z tym fenotypy ulegają zmianie bez zmiany genotypów w epigenetyce. To wyraźnie mówi, że istnieją pewne czynniki, które kontrolują ekspresję genów i fenotypy oprócz ich sekwencji DNA. To są modyfikacje epigenetyczne. Te modyfikacje epigenetyczne odgrywają ważną rolę w ekspresji i regulacji genów i odgrywają główną rolę w procesach komórkowych, takich jak różnicowanie, rozwój i nowotworzenie.
Rysunek 02: Modyfikacje epigenetyczne
Niektóre modyfikacje epigenetyczne to metylacja DNA, modyfikacja histonów i wyciszanie genetyczne za pośrednictwem mikroRNA. Podczas metylacji DNA następuje dodanie grupy metylowej lub hydroksymetylowej do zasad sekwencji DNA. Histony to białka, które tworzą włókna chromatyny. Modyfikacje histonów prowadzą do zmian strukturalnych w chromatynie i zmian w ekspresji genów. Specjalnością modyfikacji epigenetycznych jest to, że wpływają one na ekspresję genów bez uszkadzania sekwencji DNA genu. Jednak modyfikacje epigenetyczne są odwracalne.
Jakie są podobieństwa między mutacjami sekwencji DNA a modyfikacjami epigenetycznymi?
- Mutacje sekwencji DNA i modyfikacje epigenetyczne są związane z genami.
- Oboje są w stanie zmienić fenotyp.
- Powodują dziedziczne zmiany w organizmach.
Jaka jest różnica między mutacjami sekwencji DNA a modyfikacjami epigenetycznymi?
Mutacje sekwencji DNA to trwałe zmiany zachodzące w sekwencjach DNA genomu. Z drugiej strony modyfikacje epigenetyczne to dziedziczne zmiany chemicznej i fizycznej natury chromatyny, które mogą zmieniać ekspresję genów. Jest to kluczowa różnica między mutacjami sekwencji DNA a modyfikacjami epigenetycznymi. Ponadto mutacje sekwencji DNA mogą być dziedziczone lub niedziedziczone. Z drugiej strony modyfikacje epigenetyczne są zmianami dziedzicznymi. Jest to również istotna różnica między mutacjami sekwencji DNA a modyfikacjami epigenetycznymi.
Co więcej, mutacje sekwencji DNA powodują zmiany w informacji genetycznej, podczas gdy modyfikacje epigenetyczne nie powodują zmian w informacji genetycznej. Co ważniejsze, mutacje sekwencji DNA zmieniają oryginalną sekwencję nukleotydową DNA, podczas gdy modyfikacje epigenetyczne nie zmieniają oryginalnej sekwencji DNA genu. To kolejna różnica między mutacjami sekwencji DNA a modyfikacjami epigenetycznymi. Ponadto istnieją trzy główne typy mutacji sekwencji DNA, takie jak mutacje punktowe, mutacje przesunięcia ramki i mutacje chromosomowe. Z drugiej strony istnieją trzy rodzaje modyfikacji epigenetycznych, takie jak metylacja DNA, modyfikacja histonów i wyciszanie genetyczne za pośrednictwem mikroRNA.
Poniższa infografika na temat różnicy między mutacjami sekwencji DNA a modyfikacjami epigenetycznymi przedstawia porównawczo wszystkie różnice.
Podsumowanie – mutacje sekwencji DNA kontra modyfikacje epigenetyczne
Mutacje sekwencji DNA i modyfikacje epigenetyczne to dwa rodzaje zmian zachodzących w genach. W przypadku mutacji sekwencji DNA dokładna sekwencja nukleotydów zmienia się na stałe, podczas gdy w modyfikacjach epigenetycznych oryginalna sekwencja DNA nie ulega zmianie. Jednak modyfikacje epigenetyczne powodują zmiany w ekspresji genów, powodując w ten sposób zmiany w fenotypach. Ponadto modyfikacje epigenetyczne są odwracalne, w przeciwieństwie do mutacji sekwencji DNA. Ponadto wszystkie modyfikacje epigenetyczne są dziedziczne, w przeciwieństwie do mutacji sekwencji DNA. Jest to podsumowanie różnicy między mutacjami sekwencji DNA a modyfikacjami epigenetycznymi.
