Nøgleforskellen mellem DNA-sekvensmutationer og epigenetiske modifikationer er, at der under DNA-sekvensmutationer sker ændringer i de originale DNA-sekvenser, mens der under epigenetiske modifikationer ikke forekommer ændringer i de originale DNA-sekvenser.
Genomet repræsenterer den overordnede genetiske information om en organisme i form af præcise DNA-sekvenser eller gener. Et bestemt gen indeholder en bestemt genetisk kode til at producere et specifikt protein. Derfor udtrykkes gener via to processer: transkription og translation. Men på grund af forskellige årsager sker der ændringer i genernes DNA-sekvenser. Vi kalder disse former for ændringer i nukleotidsekvenser for mutationer. Nogle gange, selv uden at ændre genernes oprindelige DNA-sekvenser, ændres genekspression og producerer forskellige fænotyper. Vi kalder disse tilfælde for epigenetiske modifikationer.
Hvad er DNA-sekvensmutationer?
Mutationer er de ændringer, der sker i nukleotidsekvenserne i DNA. Når en mutation opstår, ændrer den den præcise nukleotidrækkefølge af DNA-sekvensen. Som et resultat ændres genetisk information inden for en bestemt sekvens. En enkelt nukleotidændring kan skabe en skadelig virkning på en organisme; for eksempel genetiske lidelser. Men nogle gange udgør det ikke en trussel. Hvis mutationen sker i en exon-region af et gen, kan det resultere i et forkert protein. Desuden resulterer kimlinjemutationer i genetiske lidelser, når de overføres til næste generation, da de forekommer i kønsceller såsom sædceller og æg. De fleste andre mutationer er dog ikke-arvelige.
Figur 01: DNA-sekvensmutationer
DNA-sekvensmutationer finder sted som følge af udsættelse for stærke kemikalier og kræftfremkaldende stoffer, UV-lys, fejl i DNA-replikationsprocessen, eksponering for stråling osv. Ud over det er nogle mutationer spontane. Mutationer kan være punktmutationer eller kromosomale mutationer. Enkelte nukleotidændringer eller punktmutationer sker på grund af insertioner, deletioner og substitutioner. På den anden side sker mutationer, der forårsager strukturelle ændringer af kromosomerne på grund af genduplikationer, deletioner af kromosomale dele, kromosomale omlejringer osv.
Hvad er epigenetiske modifikationer?
Epigenetik er studiet af arvelige ændringer af genekspressionen uden at ændre den oprindelige DNA-sekvens. Derfor bliver fænotyper ændret uden at ændre genotyperne i epigenetik. Dette fortæller tydeligt, at der er visse faktorer, der styrer genekspressioner og fænotyper ud over deres DNA-sekvenser. Disse er de epigenetiske modifikationer. Disse epigenetiske modifikationer spiller en vigtig rolle i genekspression og regulering, og de spiller en vigtig rolle i cellulære processer såsom differentiering, udvikling og tumorigenese.
Figur 02: Epigenetiske modifikationer
Nogle epigenetiske modifikationer er DNA-methylering, histonmodifikation og mikroRNA-medieret genetisk lyddæmpning. Under DNA-methylering sker tilføjelsen af methyl- eller hydroxymethylgruppe til baser af DNA-sekvensen. Histoner er proteiner, der laver kromatinfibre. Modifikationer af histon fører til strukturelle ændringer i kromatin og ændringer i genekspressionen. Specialiteten ved de epigenetiske modifikationer er, at de påvirker genekspressionen uden at skade genets DNA-sekvens. Epigenetiske modifikationer er dog reversible.
Hvad er lighederne mellem DNA-sekvensmutationer og epigenetiske modifikationer?
- DNA-sekvensmutationer og epigenetiske modifikationer er relateret til gener.
- Begge er i stand til at ændre fænotypen.
- De forårsager arvelige ændringer i organismer.
Hvad er forskellen mellem DNA-sekvensmutationer og epigenetiske modifikationer?
DNA-sekvensmutationer er de permanente ændringer, der forekommer i genomets DNA-sekvenser. På den anden side er epigenetiske modifikationer de arvelige ændringer af kemisk og fysisk karakter af kromatinet, der kan ændre genekspression. Dette er den vigtigste forskel mellem DNA-sekvensmutationer og epigenetiske modifikationer. Endvidere kan DNA-sekvensmutationer være arvelige såvel som ikke-arvelige. På den anden side er epigenetiske modifikationer arvelige ændringer. Dette er også en væsentlig forskel mellem DNA-sekvensmutationer og epigenetiske modifikationer.
Desuden forårsager DNA-sekvensmutationer ændringer i genetisk information, mens epigenetiske modifikationer ikke forårsager ændringer i den genetiske information. Endnu vigtigere er det, at DNA-sekvensmutationer ændrer den oprindelige nukleotidsekvens af DNA'et, mens epigenetiske modifikationer ikke ændrer genets originale DNA-sekvens. Dette er en anden forskel mellem DNA-sekvensmutationer og epigenetiske modifikationer. Desuden er der tre hovedtyper af DNA-sekvensmutationer som punktmutationer, frameshift-mutationer og kromosomale mutationer. På den anden side er der tre typer epigenetiske modifikationer som DNA-methylering, histonmodifikation og mikroRNA-medieret genetisk silencing.
Nedenstående infografik om forskellen mellem DNA-sekvensmutationer og epigenetiske modifikationer tabulerer alle forskellene sammenligneligt.
Opsummering – DNA-sekvensmutationer vs epigenetiske modifikationer
DNA-sekvensmutationer og epigenetiske modifikationer er to typer ændringer, der forekommer i gener. I DNA-sekvensmutationer ændres den præcise nukleotidsekvens permanent, mens den oprindelige DNA-sekvens ikke ændres i epigenetiske modifikationer. Epigenetiske modifikationer forårsager dog ændringer i genekspression og skaber derved ændringer i fænotyperne. Desuden er epigenetiske modifikationer reversible i modsætning til DNA-sekvensmutationer. Derudover er alle epigenetiske modifikationer arvelige, i modsætning til DNA-sekvensmutationer. Dette er en oversigt over forskellen mellem DNA-sekvensmutationer og epigenetiske modifikationer.
