Μια μετάλλαξη στο μοριακό επίπεδο αναφέρεται σε οποιαδήποτε προσθήκη, διαγραφή ή υποκατάσταση των νουκλεοτιδικών βάσεων στο DNA. Το DNA αποτελείται από τέσσερις διαφορετικές βάσεις νουκλεοτιδίων και η σειρά αυτών των βάσεων σχηματίζει έναν κώδικα για τα αμινοξέα, τα οποία είναι τα δομικά στοιχεία της πρωτεΐνης. Η σειρά των βάσεων στο DNA πρέπει να διατηρείται ώστε να διασφαλίζεται ότι παράγεται η κατάλληλη πρωτεΐνη. Αλλά μπορεί να εμφανιστούν διάφοροι τύποι μεταλλάξεων στο DNA. Αυτά κυμαίνονται από την ελάχιστη έως καθόλου επίδραση στο πρωτεϊνικό προϊόν έως την αποτροπή της παρασκευής της κατάλληλης πρωτεΐνης.
Σιωπηλή μετάλλαξη
Μια σιωπηλή μετάλλαξη, ή σημειακή μετάλλαξη, αναφέρεται σε αλλαγή μιας βάσης ενός νουκλεοτιδίου. Όταν συμβεί αυτό, μια διαφορετική βάση υποκαθιστά μια νουκλεοτιδική βάση αλλά εξακολουθεί να κωδικοποιεί το ίδιο αμινοξύ. Οι βάσεις νουκλεοτιδίων κωδικοποιούν αμινοξέα σε ομάδες τριών βάσεων, γνωστές ως κωδικόνια. Ορισμένα αμινοξέα κωδικοποιούνται μέσω πολλαπλών κωδικονίων, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να υπάρχουν περισσότερες από μία ομάδες τριών βάσεων που κωδικοποιούν αυτό το αμινοξύ. Σε μια σιωπηλή μετάλλαξη, η υποκατεστημένη βάση οδηγεί σε ένα κωδικόνιο που εξακολουθεί να κωδικοποιεί το ίδιο αμινοξύ. Επειδή κωδικοποιείται το ίδιο αμινοξύ, δεν υπάρχει επίδραση στην τελική πρωτεΐνη που παράγεται από το γονίδιο.
Μετάλλαξη Missense
Η μετάλλαξη missense είναι ένας άλλος τύπος σημειακής μετάλλαξης, με μια μόνο νουκλεοτιδική βάση να αντικαθίσταται. Σε μια μετάλλαξη missense, ωστόσο, η υποκατεστημένη βάση κωδικοποιεί ένα διαφορετικό αμινοξύ. Η αλλαγή στο αμινοξύ προκαλεί μια αλλαγή στην τελική πρωτεΐνη που παράγεται. Η σοβαρότητα της αλλαγής στην πρωτεΐνη εξαρτάται από τον τύπο υποκατάστασης αμινοξέων που συμβαίνει. Ορισμένα αμινοξέα είναι πολύ παρόμοια μεταξύ τους στο μέγεθος και τη φόρτιση τους. Εάν το αμινοξύ αντικαθίσταται από ένα αμινοξύ με παρόμοιες ιδιότητες, πιθανότατα θα υπάρξει μικρή επίδραση στη δομή ή τη λειτουργία της προκύπτουσας πρωτεΐνης. Ωστόσο, εάν η υποκατάσταση κωδικοποιεί ένα αμινοξύ με πολύ διαφορετικές ιδιότητες, αυτό μπορεί να επηρεάσει δυσμενώς προκύπτουσα πρωτεΐνη και μπορεί ακόμη και να οδηγήσει σε παραγωγή πρωτεϊνών που είναι είτε μη λειτουργική είτε έχει διαφορετική λειτουργία. Αυτοί οι τύποι μεταλλάξεων οδηγούν συχνά σε καρκίνο.
Ανόητη μετάλλαξη
Μια ανοησία μετάλλαξη οδηγεί σε σοβαρές επιπτώσεις. Είναι ένας άλλος τύπος σημειακής μετάλλαξης, καθώς προκαλείται από την υποκατάσταση μιας μόνο νουκλεοτιδικής βάσης. Σε αυτήν την περίπτωση, ωστόσο, το προκύπτον κωδικόνιο κωδικοποιεί ένα κωδικόνιο τερματισμού, αντί ενός αμινοξέος. Στα θηλαστικά, τρία κωδικόνια κωδικοποιούν τη διακοπή της μετάφρασης πρωτεϊνών. Εάν μια βασική υποκατάσταση κωδικοποιεί ένα κωδικόνιο τερματισμού αντί ενός αμινοξέος, η παραγωγή της πρωτεΐνης θα σταματήσει πρόωρα, προκαλώντας τον σχηματισμό μιας περικομμένης πρωτεΐνης. Οι περικομμένες πρωτεΐνες συνήθως είναι μη λειτουργικές επειδή λείπουν μέρος της πρωτεΐνης. Αυτοί οι τύποι μεταλλάξεων είναι πολύ επικίνδυνοι και μπορούν να οδηγήσουν σε πολλούς τύπους ασθενειών, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου.
Μετάλλαξη Frameshift
Η εισαγωγή ή διαγραφή βάσεων νουκλεοτιδίων σε πολλαπλάσια διαφορετικά από τρία προκαλεί μετάλλαξη μετατόπισης πλαισίου. Επειδή τα κωδικόνια διαβάζονται σε ομάδες τριών βάσεων, η εισαγωγή ή διαγραφή μίας ή δύο βάσεων προκαλεί μετατόπιση στο πλαίσιο ανάγνωσης των κωδικονίων. Αυτό προκαλεί την κωδικοποίηση εντελώς διαφορετικών αμινοξέων και οδηγεί στην παραγωγή μιας εντελώς διαφορετικής πρωτεΐνης. Αυτή η τυχαία κωδικοποίηση που προκύπτει μπορεί επίσης να προκαλέσει την κωδικοποίηση ενός κωδικονίου τερματισμού στη μέση ενός γονιδίου, οδηγώντας όχι μόνο σε μια εντελώς διαφορετική πρωτεΐνη αλλά και σε μια κολοβωμένη.