Klíčový rozdíl mezi mutacemi sekvence DNA a epigenetickými modifikacemi je ten, že během mutací sekvence DNA dochází ke změnám v původních sekvencích DNA, zatímco během epigenetických modifikací ke změnám v původních sekvencích DNA nedochází.
Genom představuje celkovou genetickou informaci organismu ve formě přesných sekvencí DNA nebo genů. Konkrétní gen obsahuje konkrétní genetický kód k produkci specifického proteinu. Geny jsou tedy exprimovány dvěma procesy: transkripcí a translací. Z různých důvodů však dochází ke změnám v DNA sekvencích genů. Tyto druhy změn v nukleotidových sekvencích nazýváme mutacemi. Někdy, dokonce i bez změny původních sekvencí DNA genů, se genová exprese mění a vytváří různé fenotypy. Tyto případy nazýváme epigenetické modifikace.
Co jsou sekvenční mutace DNA?
Mutace jsou změny, ke kterým dochází v nukleotidových sekvencích DNA. Když dojde k mutaci, změní se přesné pořadí nukleotidů v sekvenci DNA. V důsledku toho se genetická informace mění v určité sekvenci. Jediná změna nukleotidu může mít škodlivý účinek na organismus; například genetické poruchy. Někdy však nepředstavuje hrozbu. Pokud se mutace objeví v exonové oblasti genu, může to mít za následek nesprávný protein. Navíc zárodečné mutace mají za následek genetické poruchy, když přecházejí do další generace, protože se vyskytují v pohlavních buňkách, jako jsou spermie a vajíčka. Většina ostatních mutací je však nedědičná.
Obrázek 01: Mutace sekvence DNA
Mutace sekvence DNA probíhají v důsledku vystavení silným chemikáliím a karcinogenům, UV záření, chybám v procesu replikace DNA, vystavení záření atd. Kromě toho jsou některé mutace spontánní. Mutace mohou být bodové mutace nebo chromozomální mutace. Jednotlivé nukleotidové změny nebo bodové mutace nastávají v důsledku inzercí, delecí a substitucí. Na druhou stranu k mutacím, které způsobují strukturální změny chromozomů, dochází v důsledku genových duplikací, delecí chromozomálních částí, chromozomálních přestaveb atd.
Co jsou to epigenetické modifikace?
Epigenetika je studium dědičných změn genové exprese bez změny původní sekvence DNA. V epigenetice se tedy fenotypy mění, aniž by se měnily genotypy. To jasně říká, že existují určité faktory, které kromě jejich sekvencí DNA kontrolují genové exprese a fenotypy. To jsou epigenetické modifikace. Tyto epigenetické modifikace hrají důležitou roli v genové expresi a regulaci a hrají hlavní roli v buněčných procesech, jako je diferenciace, vývoj a tumorigeneze.
Obrázek 02: Epigenetické modifikace
Některé epigenetické modifikace jsou methylace DNA, modifikace histonů a genetické umlčování zprostředkované mikroRNA. Během methylace DNA dochází k adici methylové nebo hydroxymethylové skupiny k bázím sekvence DNA. Histony jsou proteiny, které tvoří chromatinová vlákna. Modifikace histonu vede ke strukturálním změnám v chromatinu a změnám v genové expresi. Zvláštností epigenetických modifikací je, že ovlivňují genovou expresi, aniž by poškodily DNA sekvenci genu. Epigenetické modifikace jsou však reverzibilní.
Jaké jsou podobnosti mezi mutacemi sekvence DNA a epigenetickými modifikacemi?
- Mutace sekvence DNA a epigenetické modifikace souvisí s geny.
- Oba jsou schopny změnit fenotyp.
- Vyvolávají dědičné změny v organismech.
Jaký je rozdíl mezi mutacemi sekvence DNA a epigenetickými modifikacemi?
Mutace sekvence DNA jsou trvalé změny, ke kterým dochází v sekvencích DNA genomu. Na druhé straně epigenetické modifikace jsou dědičné změny chemické a fyzikální povahy chromatinu, které mohou změnit genovou expresi. Toto je klíčový rozdíl mezi mutacemi sekvence DNA a epigenetickými modifikacemi. Navíc mutace sekvence DNA mohou být zděděné i nedědičné. Na druhé straně epigenetické modifikace jsou dědičné změny. To je také významný rozdíl mezi mutacemi sekvence DNA a epigenetickými modifikacemi.
Mutace sekvence DNA navíc způsobují změny v genetické informaci, zatímco epigenetické modifikace nezpůsobují změny v genetické informaci. Ještě důležitější je, že mutace sekvence DNA mění původní nukleotidovou sekvenci DNA, zatímco epigenetické modifikace nemění původní sekvenci DNA genu. To je další rozdíl mezi mutacemi sekvence DNA a epigenetickými modifikacemi. Kromě toho existují tři hlavní typy mutací sekvence DNA, jako jsou bodové mutace, posunové mutace a chromozomální mutace. Na druhé straně existují tři typy epigenetických modifikací, jako je methylace DNA, modifikace histonů a genetické umlčování zprostředkované mikroRNA.
Níže uvedená infografika o rozdílu mezi mutacemi sekvence DNA a epigenetickými modifikacemi uvádí srovnání všech rozdílů do tabulky.
Shrnutí – DNA sekvenční mutace vs epigenetické modifikace
Mutace sekvence DNA a epigenetické modifikace jsou dva typy změn, ke kterým dochází v genech. U mutací sekvence DNA se přesná nukleotidová sekvence mění trvale, zatímco při epigenetických modifikacích se původní sekvence DNA nemění. Epigenetické modifikace však způsobují změny v genové expresi, a tím vytvářejí změny ve fenotypech. Kromě toho jsou epigenetické modifikace reverzibilní, na rozdíl od mutací sekvence DNA. Všechny epigenetické modifikace jsou navíc dědičné, na rozdíl od mutací sekvence DNA. Toto je shrnutí rozdílu mezi mutacemi sekvence DNA a epigenetickými modifikacemi.
