Pagrindinis skirtumas tarp DNR sekos mutacijų ir epigenetinių modifikacijų yra tas, kad DNR sekos mutacijų metu pakitimai vyksta pradinėse DNR sekose, o epigenetinių modifikacijų metu pradinėse DNR sekose pakitimai neįvyksta.
Genomas reprezentuoja bendrą organizmo genetinę informaciją tikslių DNR sekų arba genų pavidalu. Tam tikrame gene yra tam tikras genetinis kodas tam tikram b altymui gaminti. Taigi genai išreiškiami dviem procesais: transkripcija ir vertimu. Tačiau dėl įvairių priežasčių keičiasi genų DNR sekos. Tokius nukleotidų sekų pokyčius vadiname mutacijomis. Kartais, net nekeičiant pradinių genų DNR sekų, genų ekspresija keičiasi ir sukuria skirtingus fenotipus. Šiuos atvejus vadiname epigenetinėmis modifikacijomis.
Kas yra DNR sekos mutacijos?
Mutacijos yra pokyčiai, atsirandantys DNR nukleotidų sekose. Kai įvyksta mutacija, ji pakeičia tikslią DNR sekos nukleotidų tvarką. Dėl to genetinė informacija keičiasi tam tikroje sekoje. Vieno nukleotido pakeitimas gali sukelti žalingą poveikį organizmui; pavyzdžiui, genetiniai sutrikimai. Tačiau kartais tai nekelia grėsmės. Jei mutacija įvyksta geno egzono srityje, gali atsirasti netinkamas b altymas. Be to, lytinių ląstelių mutacijos sukelia genetinius sutrikimus, kai jos pereina į kitą kartą, nes jos atsiranda lytinėse ląstelėse, tokiose kaip spermatozoidai ir kiaušinėliai. Tačiau dauguma kitų mutacijų yra nepaveldimos.
01 pav.: DNR sekos mutacijos
DNR sekos mutacijos įvyksta dėl stiprių cheminių medžiagų ir kancerogenų poveikio, UV spindulių, DNR replikacijos proceso klaidų, spinduliuotės poveikio ir kt. Be to, kai kurios mutacijos yra spontaniškos. Mutacijos gali būti taškinės arba chromosominės mutacijos. Vieno nukleotido pokyčiai arba taškinės mutacijos įvyksta dėl įterpimų, ištrynimų ir pakeitimų. Kita vertus, mutacijos, sukeliančios struktūrinius chromosomų pokyčius, atsiranda dėl genų dubliavimosi, chromosomų dalių ištrynimo, chromosomų persitvarkymo ir kt.
Kas yra epigenetinės modifikacijos?
Epigenetika yra paveldimų genų ekspresijos pokyčių, nekeičiant pradinės DNR sekos, tyrimas. Taigi fenotipai keičiasi nekeičiant genotipų epigenetikoje. Tai aiškiai parodo, kad be jų DNR sekų yra tam tikrų veiksnių, kurie kontroliuoja genų ekspresiją ir fenotipus. Tai yra epigenetinės modifikacijos. Šios epigenetinės modifikacijos atlieka svarbų vaidmenį genų ekspresijoje ir reguliavime ir atlieka svarbų vaidmenį ląstelių procesuose, tokiuose kaip diferenciacija, vystymasis ir naviko atsiradimas.
02 pav.: Epigenetinės modifikacijos
Kai kurios epigenetinės modifikacijos yra DNR metilinimas, histonų modifikavimas ir mikroRNR sąlygotas genetinis nutildymas. DNR metilinimo metu prie DNR sekos bazių pridedama metilo arba hidroksimetilo grupė. Histonai yra b altymai, gaminantys chromatino skaidulas. Histono modifikacijos sukelia struktūrinius chromatino pokyčius ir genų ekspresijos pokyčius. Epigenetinių modifikacijų ypatybė yra ta, kad jos daro įtaką genų ekspresijai, nepažeidžiant geno DNR sekos. Tačiau epigenetinės modifikacijos yra grįžtamos.
Kokie yra DNR sekos mutacijų ir epigenetinių modifikacijų panašumai?
- DNR sekos mutacijos ir epigenetinės modifikacijos yra susijusios su genais.
- Abu gali pakeisti fenotipą.
- Jie sukelia paveldimus organizmų pokyčius.
Kuo skiriasi DNR sekos mutacijos ir epigenetinės modifikacijos?
DNR sekos mutacijos yra nuolatiniai pokyčiai, vykstantys genomo DNR sekose. Kita vertus, epigenetinės modifikacijos yra paveldimi chromatino cheminės ir fizinės prigimties pokyčiai, galintys pakeisti genų ekspresiją. Tai yra pagrindinis skirtumas tarp DNR sekos mutacijų ir epigenetinių modifikacijų. Be to, DNR sekos mutacijos gali būti paveldimos ir nepaveldimos. Kita vertus, epigenetinės modifikacijos yra paveldimi pokyčiai. Tai taip pat yra reikšmingas skirtumas tarp DNR sekos mutacijų ir epigenetinių modifikacijų.
Be to, DNR sekos mutacijos sukelia genetinės informacijos pokyčius, o epigenetinės modifikacijos nesukelia genetinės informacijos pokyčių. Dar svarbiau, kad DNR sekos mutacijos pakeičia pradinę DNR nukleotidų seką, o epigenetinės modifikacijos nepakeičia pradinės geno DNR sekos. Tai dar vienas skirtumas tarp DNR sekos mutacijų ir epigenetinių modifikacijų. Be to, yra trys pagrindiniai DNR sekos mutacijų tipai: taškinės mutacijos, kadrų poslinkio mutacijos ir chromosomų mutacijos. Kita vertus, yra trijų tipų epigenetinės modifikacijos, tokios kaip DNR metilinimas, histono modifikavimas ir mikroRNR sukeltas genetinis nutildymas.
Toliau infografika apie skirtumą tarp DNR sekos mutacijų ir epigenetinių modifikacijų pateikia palyginamus skirtumus.
Santrauka – DNR sekos mutacijos ir epigenetinės modifikacijos
DNR sekos mutacijos ir epigenetinės modifikacijos yra dviejų tipų pokyčiai, atsirandantys genuose. DNR sekos mutacijų metu tiksli nukleotidų seka pasikeičia visam laikui, o epigenetinių modifikacijų atveju pradinė DNR seka nesikeičia. Tačiau epigenetinės modifikacijos sukelia genų ekspresijos pokyčius, taip sukurdamos fenotipų pokyčius. Be to, skirtingai nei DNR sekos mutacijos, epigenetinės modifikacijos yra grįžtamos. Be to, priešingai nei DNR sekos mutacijos, visos epigenetinės modifikacijos yra paveldimos. Tai yra skirtumo tarp DNR sekos mutacijų ir epigenetinių modifikacijų santrauka.
