Verschil tussen DNA-schade en -mutatie

Belangrijkste verschil - DNA-schade versus mutatie
 

DNA draagt ​​de genetische informatie van elke cel. Het wordt opgeslagen met de erfelijkheidsinformatie die verondersteld wordt te worden doorgegeven van de ene generatie naar de volgende generatie. De genetische informatie is verborgen in de DNA-moleculen in de vorm van precieze nucleotidesequenties. Er zijn miljarden nucleotiden en ze zijn gerangschikt in groepen die genen worden genoemd. Genen worden gecodeerd met instructies om alle eiwitten en andere materialen essentieel te maken voor de groei, ontwikkeling en metabolisme van organismen. Het aantal en de juiste volgorde van de nucleotiden in DNA bepalen de eigenschappen van elk organisme. Daarom zijn het handhaven van de integriteit en stabiliteit van DNA levensbelangrijk. DNA wordt echter voortdurend onderworpen aan veranderingen als gevolg van verschillende factoren, waaronder interne en ecologische oorsprong. DNA-beschadigingen en -mutaties zijn dergelijke veranderingen die in het DNA voorkomen. DNA-schade wordt een breuk of een wijziging van de fysische of chemische structuur van DNA genoemd. Mutatie wordt gedefinieerd als baseveranderingen in de DNA-sequentie. Het belangrijkste verschil tussen DNA-schade en mutatie is dat DNA-beschadigingen kunnen correct worden gerepareerd door enzymen, terwijl mutaties niet kunnen worden herkend en gerepareerd door enzymen.

INHOUD
1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is DNA-schade
3. Wat is mutatie
4. Vergelijking zij aan zij - DNA-schade versus mutatie
5. Samenvatting

Wat is DNA-schade?

DNA-schade is een afwijking van de fysische en / of chemische structuur van het DNA. Door DNA-schade wijkt de structuur af van de normale structuur. DNA-schade treedt vooral op tijdens DNA-replicatie. Het toevoegen van een verkeerd nucleotide tijdens de replicatie gebeurt in elke 10⁸ basenparen. Echter, 99% van de fouten worden gecorrigeerd tijdens de proeflezingactiviteit van DNA-polymerase-enzymen. De resterende 1% zal niet worden gerepareerd en zal als een mutatie aan de volgende generatie worden doorgegeven.

DNA-schade kan optreden als gevolg van de introductie van onwettige basen tijdens replicatie, deaminatie of andere modificatie van basen, verlies van een base uit de DNA-backbone resulterend in abasic-sites, enkelstrengsbreuken, dubbele strengbreuken, vorming van pyrimidinedimeren, intra- en interstrengs verknoping, etc. Deze DNA-beschadigingen worden voortdurend hersteld door de verschillende DNA-reparatiemechanismen in de cellen. Ze omvatten herstel van basenuitsnijdingen, reparatie van nucleotide-excisies, herstel van verkeerde paringen, homologe eindverbindingen of niet-homologe eindverbindingen, enz..

Er zijn verschillende redenen voor DNA-schade. DNA-replicatiefouten resulteren in DNA-schade. DNA kan worden beschadigd door blootstelling aan UV-licht, giftige chemicaliën, ioniserende straling, röntgenstralen, antitumorgeneesmiddelen en schadelijke cellulaire bijproducten (zuurstofradicalen, alkylerende stoffen).

Figuur 01: DNA-schade door UV-straling

Wat is mutatie?

Mutatie is een verandering in de basensequentie van het DNA. Enzymen herkennen geen DNA-fouten als ze in beide strengen voorkomen. Als de basisveranderingen in beide strengen plaatsvinden in de vorm van een mutatie, kunnen ze niet door de enzymen worden gerepareerd. Daarom worden mutaties overgedragen naar de duplicerende genomen en doorgegeven aan de volgende generaties, waarbij verschillende fenotypen worden geproduceerd. Gemuteerde genen resulteren in verschillende aminozuursequenties die producten met verkeerde eiwitten produceren.

Mutaties kunnen worden gegenereerd door endogene of exogene bronnen zoals falen van reparatiemechanismen, fouten van DNA-recombinatie en -replicatie, oxidatieve stress, toxische chemicaliën, röntgenstraling, UV-licht enz. Tijdens replicatie treden mutaties op met een snelheid van één mutatie in elke 10 miljard basenparen die worden gerepliceerd.

De uitkomsten van de mutaties kunnen positief (gunstig), negatief (nadelig) en neutraal zijn. Mutaties zijn in verschillende typen zoals puntmutaties, raamwerkverschuivingsmutaties, missense mutatie, stille mutaties en nonsense mutaties.

Figuur 02: Mutatie door UV

Wat is het verschil tussen DNA-schade en -mutatie?

DNA-schade versus mutatie
DNA-schade is elke verandering zoals een breuk of wijziging die een afwijking van de gebruikelijke dubbel-helixvormige structuur introduceert.	Mutatie is een erfelijke DNA-schade die genotypevariatie kan veroorzaken.
herstelbaarheid
DNA-schade kan correct worden gerepareerd door enzymen.	Mutatie kan niet worden gerepareerd door enzymen.
Erfelijkheid
Omdat schade wordt gecorrigeerd door de enzymen, worden ze niet doorgegeven aan de volgende generaties	Ze worden doorgegeven aan opeenvolgende generaties.
Tijdens replicatie
DNA-beschadigingen vinden meestal plaats tijdens de replicatie in een nieuw te synthetiseren onderdeel.	Mutaties vinden meestal plaats tijdens de replicatie wanneer de verkeerde sjabloon wordt geselecteerd en beide strengen worden gewijzigd.

Samenvatting - DNA-schade versus mutatie

DNA-schade en -mutatie zijn twee typen fouten die in de DNA-structuur zijn opgetreden. DNA-schade is elke wijziging in de chemische of fysische structuur van DNA die het omzet in een gewijzigd DNA-molecuul dan het oorspronkelijke DNA-molecuul. Deze modificaties worden snel getraceerd door de enzymen en gecorrigeerd voordat ze worden omgezet in een erfelijke verandering die mutatie wordt genoemd. Mutatie is een erfelijke verandering in de basensequentie van het DNA. Ze worden normaal niet herkend door de enzymen en onderworpen aan reparaties. Mutaties leiden tot ongewenste eiwitproducten en verschillende fenotypen. Dit is het verschil tussen DNA-schade en mutatie.
Referentie:
1. Suzanne Clancy. "DNA Damage & Repair: Mechanismen voor het handhaven van DNA-integriteit." Nature News. Nature Publishing Group, 2008. Web. 11 maart 2017
2. Lodish, Harvey. "DNA-schade en -reparatie en hun rol in carcinogenese." Moleculaire celbiologie. 4e editie. U.S. National Library of Medicine, 01 januari 1970. Web. 12 maart 2017
3. Chakarov, Stoyan, Rumena Petkova, George Ch Russev en Nikolai Zhelev. "DNA-schade en -mutatie. Soorten DNA-schade. "BioDiscovery. Dundee Science Press, 23 februari 2014. Web. 13 maart 2017

Afbeelding met dank aan:
1. "Directe DNA-schade" De Gerriet41 - Trabajo propio (Dominio público) via Commons Wikimedia 
2. "DNA UV-mutatie" door NASA / David Herring - NASA, (Public Domain) via Commons Wikimedia