Belangrijk verschil - DNA-schade versus mutatie
DNA draagt de genetische informatie van elke cel. Het wordt opgeslagen met de erfelijkheidsinformatie die van de ene generatie op de volgende generatie moet worden doorgegeven. 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 zijn gecodeerd met instructies om alle eiwitten en andere materialen essentieel te maken voor de groei, ontwikkeling en het metabolisme van organismen. Het aantal en de nauwkeurige volgorde van de nucleotiden in het DNA bepalen de eigenschappen van elk organisme. Daarom is het handhaven van de integriteit en stabiliteit van DNA van vitaal belang voor het leven. 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 optreden in DNA. DNA-schade wordt een breuk of wijziging van de fysieke 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-schade correct kan worden gerepareerd door enzymen, terwijl mutaties niet kunnen worden herkend en gerepareerd door enzymen.
Wat is DNA-schade?
DNA-schade is een afwijking van de fysieke en/of chemische structuur van het DNA. Door DNA-schade wijkt de structuur af van de normale structuur. DNA-schade treedt meestal op tijdens DNA-replicatie. Het toevoegen van een verkeerd nucleotide tijdens de replicatie gebeurt in elke 108 basenparen. 99% van de fouten wordt echter gecorrigeerd tijdens de proefleesactiviteit van DNA-polymerase-enzymen. De resterende 1% wordt niet gerepareerd en wordt als mutatie doorgegeven aan de volgende generatie.
DNA-schade kan optreden als gevolg van de introductie van onwettige basen tijdens replicatie, deaminering of andere modificatie van basen, verlies van een base uit de DNA-ruggengraat resulterend in abasische plaatsen, enkelstrengs breuken, dubbelstrengs breuken, vorming van pyrimidine dimeren, intra- en interstrand-crosslinking, enz. Deze DNA-beschadigingen worden voortdurend hersteld door de verschillende DNA-herstelmechanismen in de cellen. Ze omvatten base-excisiereparatie, nucleotide-excisiereparatie, mismatch-reparatie, homologe eindverbinding of niet-homologe eindverbinding, enz.
Er zijn verschillende redenen voor DNA-schade. DNA-replicatiefouten leiden tot DNA-schade. DNA kan worden beschadigd door blootstelling aan UV-licht, giftige chemicaliën, ioniserende straling, röntgenstralen, geneesmiddelen tegen tumoren en schadelijke cellulaire bijproducten (zuurstofradicalen, alkylerende stoffen).
Figuur 01: DNA-schade door UV-straling
Wat is mutatie?
Mutatie is een verandering in de basenvolgorde van het DNA. Enzymen herkennen DNA-fouten niet wanneer ze in beide strengen voorkomen. Als de baseveranderingen in beide strengen plaatsvinden in de vorm van een mutatie, kunnen ze niet door de enzymen worden gerepareerd. Daarom worden mutaties doorgegeven aan de duplicerende genomen en doorgegeven aan de volgende generaties, waardoor verschillende fenotypes worden geproduceerd. Gemuteerde genen resulteren in verschillende aminozuursequenties die verkeerde eiwitproducten produceren.
Mutaties kunnen worden gegenereerd als gevolg van endogene of exogene bronnen, zoals falen van reparatiemechanismen, fouten in DNA-recombinatie en -replicatie, oxidatieve stress, giftige chemicaliën, röntgenstraling, UV-licht enz. Tijdens replicatie treden mutaties met een snelheid op van één mutatie op elke 10 miljard basenparen die worden gerepliceerd.
De uitkomsten van de mutaties kunnen positief (gunstig), negatief (schadelijk) en neutraal zijn. Mutaties zijn er in verschillende typen, zoals puntmutaties, frameshift-mutaties, missense-mutaties, 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 introduceert van de gebruikelijke dubbele spiraalvormige structuur. | Mutatie is erfelijke DNA-schade die genotypevariatie kan veroorzaken. |
| Repareerbaarheid | |
| DNA-schade kan correct worden hersteld door enzymen. | Mutatie kan niet worden gerepareerd door enzymen. |
| Erfelijkheid | |
| Aangezien schade wordt gecorrigeerd door de enzymen, worden ze niet doorgegeven aan de volgende generaties | Ze worden doorgegeven aan volgende generaties. |
| Tijdens replicatie | |
| DNA-schade treedt meestal op tijdens de replicatie in een nieuw synthetiserende streng. | 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 soorten fouten die in de DNA-structuur zijn opgetreden. DNA-schade is elke wijziging in de chemische of fysieke structuur van DNA die het omzet in een DNA-molecuul dat veranderd is dan het oorspronkelijke DNA-molecuul. Deze modificaties worden snel opgespoord door de enzymen en gecorrigeerd voordat ze worden omgezet in een erfelijke verandering die mutatie wordt genoemd. Mutatie is een erfelijke verandering in de basenvolgorde van het DNA. Ze worden normaal niet herkend door de enzymen en onderworpen aan reparatie. Mutaties leiden tot ongewenste eiwitproducten en verschillende fenotypes. Dit is het verschil tussen DNA-schade en mutatie.
