Het belangrijkste verschil tussen substitutie-insertie- en verwijderingsmutaties is hun oorzaak. Substitutiemutaties treden op door een substitutie van een basenpaar uit een ander basenpaar, terwijl insertiemutaties optreden door de toevoeging van extra nucleotiden aan een DNA-sequentie en deletiemutaties optreden door het verwijderen van een of meer nucleotiden uit een DNA-sequentie.
Een mutatie is een wijziging van de nucleotidesequentie van DNA. Een gen heeft een specifieke nucleotidesequentie. Genmutaties kunnen de genetische informatie veranderen die verborgen is in de nucleotidesequentie. De grootte van de mutatie kan variëren van een enkele baseverandering tot een groot fragment van een chromosoom dat meerdere genen bevat. Mutaties treden om verschillende redenen op. Enkele van de belangrijkste redenen zijn fouten die optreden tijdens het kopiëren van DNA bij celdeling, blootstelling aan ioniserende straling, blootstelling aan chemicaliën die mutagenen worden genoemd en virale infecties. Mutaties zijn nodig voor evoluties. De meeste mutaties zijn ongevaarlijk. Sommige mutaties zijn erfelijk en beïnvloeden verdere afstammelingen, terwijl sommige mutaties alleen de persoon aantasten die ze draagt.
Wat zijn substitutiemutaties?
Substitutiemutaties zijn mutaties die de basenparen van een nucleotidesequentie met verschillende basenparen veranderen. Een enkel basenpaar kan bijvoorbeeld worden gesubstitueerd in een ander basenpaar in de substitutiemutatie. Ze worden puntmutaties genoemd. De substitutie kan al dan niet effecten geven, afhankelijk van het type mutatie. Stille mutatie, missense-mutatie en nonsense-mutatie zijn drie soorten substitutiemutaties.
Figuur 01: Substitutiemutatie
Een stille mutatie geeft geen uiterlijk effect hoewel er een substitutie heeft plaatsgevonden. Substitutie verandert het aminozuur dat wordt gecodeerd door het aangetaste codon niet. Daarom verandert het het uiteindelijke eiwit niet. Bij missense-mutatie verandert substitutie het aminozuur dat door dat specifieke codon wordt gecodeerd. Sikkelcelanemie wordt veroorzaakt door een substitutie in het bèta-hemoglobinegen, dat een enkel aminozuur in het geproduceerde eiwit verandert. Bij nonsense-mutatie transformeert een basesubstitutie het aangetaste codon in een stopcodon, waardoor de translatie voortijdig wordt beëindigd. Over het algemeen produceren nonsense-mutaties niet-functionele of onvolledige eiwitten.
Wat zijn insertiemutaties?
Invoegmutaties zijn mutaties die worden veroorzaakt door de toevoeging van een of meer nucleotiden aan een DNA-sequentie. Daarom worden bij de insertiemutatie extra nucleotiden toegevoegd aan een DNA-sequentie. Net als bij deletiemutaties kunnen insertiemutaties klein of groot zijn, afhankelijk van het aantal toegevoegde basenparen. Bij kleine inserties wordt over het algemeen een enkel basenpaar toegevoegd. Over het algemeen wordt bij grote insertiemutaties een klein fragment van een chromosoom nieuw toegevoegd.
Figuur 02: Insertiemutatie
Invoeging van één basenpaar kan een frameshift-mutatie veroorzaken die de gehele codonsequentie verandert. Het inbrengen van drie basenparen kan minder schadelijk zijn dan het inbrengen van een enkel basenpaar. Dit komt omdat insertie van drie basenparen geen frameshift-mutatie veroorzaakt. Het inbrengen van een groot stuk DNA kan schadelijk zijn. Als een stopcodon per ongeluk wordt ingevoegd tijdens een insertiemutatie, leidt dit tot een voortijdig einde van de translatie, wat resulteert in een niet-functioneel kort eiwit.
Wat zijn verwijderingsmutaties?
Deletiemutaties zijn mutaties die optreden als gevolg van het verwijderen van een enkele nucleotide of hele sequenties van nucleotiden. Meestal treden ze op als gevolg van fouten in het DNA-replicatieproces. Kleine deleties kunnen variëren van één basenpaar tot enkele nucleotiden. Grote deleties verwijderen grote fragmenten van DNA. Grote verwijderingen vinden meestal plaats tijdens de oversteek.
Figuur 03: Mutatie verwijderen
Verwijderingsmutaties kunnen schadelijk of onschadelijk zijn. In principe bepalen twee factoren het effect van de deletiemutatie: waar het is gebeurd en hoeveel nucleotiden er zijn verwijderd. In het algemeen verschuift een deletie van een enkel basenpaar het hele gen. Het leidt tot een frameshift-mutatie die alle oorspronkelijke tripletcodons verandert en een volledig niet-functioneel gen produceert. Drie of meer nucleotiden die uit een gen worden verwijderd, kunnen resulteren in een andere aminozuursequentie die functionele defecten in het uiteindelijke eiwit veroorzaakt. Sommige genetische ziekten veroorzaakt door deletiemutaties zijn mannelijke onvruchtbaarheid, Duchenne-spierdystrofie, cystische fibrose, Cri du chat-syndroom en spinale musculaire atrofie.
Wat zijn de overeenkomsten tussen substitutie-insertie- en verwijderingsmutaties?
- Mutaties kunnen gebeuren door vervanging, invoeging of verwijdering.
- Al deze drie soorten mutaties kunnen onschadelijk of schadelijk zijn.
- Alle drie de typen veranderen de oorspronkelijke nucleotidesequentie.
- Ze kunnen genetische ziekten veroorzaken.
Wat is het verschil tussen substitutie-insertie- en verwijderingsmutaties?
Substitutiemutaties zijn mutaties waarbij een basenpaar wordt vervangen door een ander basenpaar. Insertiemutaties zijn mutaties waarbij een of meer nucleotiden worden toegevoegd aan de DNA-sequentie. Deletiemutaties zijn mutaties waarbij een of meer nucleotiden uit de DNA-sequentie worden verwijderd. Dit is dus het belangrijkste verschil tussen substitutie-insertie- en deletiemutaties. Bovendien wordt bij een substitutiemutatie een basenpaar uitgewisseld. Maar het uitwisselen van een basenpaar vindt niet plaats bij insertie- of deletiemutaties. Bovendien veroorzaken substitutiemutaties over het algemeen geen frameshift-mutaties, terwijl zowel insertie- als deletiemutaties frameshift-mutaties veroorzaken.
Hieronder is een samenvatting van het verschil tussen substitutie-insertie- en deletiemutaties in tabelvorm voor vergelijking naast elkaar.
Samenvatting – Vervanging versus invoeging versus verwijderingsmutaties
Substitutie-, insertie- en deletiemutaties zijn drie soorten mutaties. Een enkel basenpaar wordt vervangen door een ander basenpaar in een substitutiemutatie. Het kunnen stille, missense of nonsense mutaties zijn. Maar bij insertiemutaties worden een of meer basenparen aan de DNA-sequentie toegevoegd. Ondertussen worden een of meer basenparen verwijderd uit de DNA-sequentie in deletiemutaties. Dit is dus het belangrijkste verschil tussen substitutie-insertie- en deletiemutaties.
