Definizione di una mutazione in termini di genetica molecolare

Una mutazione a livello molecolare si riferisce a qualsiasi aggiunta, delezione o sostituzione delle basi nucleotidiche nel DNA. Il DNA è composto da quattro diverse basi nucleotidiche e l'ordine di queste basi forma un codice per gli amminoacidi, che sono i mattoni delle proteine. L'ordine delle basi nel DNA deve essere mantenuto per garantire la produzione della proteina appropriata. Ma nel DNA possono verificarsi diversi tipi di mutazioni. Questi vanno dall'avere poco o nessun effetto sul prodotto proteico all'impedire la produzione della proteina corretta.

Una mutazione silente, o mutazione puntiforme, si riferisce a un cambiamento di una singola base nucleotidica. Quando ciò si verifica, una base diversa sostituisce una base nucleotidica ma codifica ancora per lo stesso amminoacido. Le basi nucleotidiche codificano per gli amminoacidi in gruppi di tre basi, noti come codoni. Alcuni amminoacidi sono codificati attraverso più codoni, il che significa che può esserci più di un gruppo di tre basi che codifica per quell'amminoacido. In una mutazione silente, la base sostituita risulta in un codone che codifica ancora per lo stesso amminoacido. Poiché lo stesso amminoacido è codificato, non vi è alcun effetto sulla proteina finale prodotta dal gene.

Una mutazione missenso è un altro tipo di mutazione puntiforme, con la sostituzione di una singola base nucleotidica. In una mutazione missenso, tuttavia, la base sostituita codifica per un diverso amminoacido. Il cambiamento nell'amminoacido provoca un cambiamento nella proteina finale che viene prodotta. La gravità della modifica della proteina dipende dal tipo di sostituzione amminoacidica che si verifica. Alcuni amminoacidi sono molto simili tra loro per dimensioni e carica. Se l'amminoacido viene sostituito da un amminoacido con proprietà simili, ci sarà probabilmente poco effetto sulla struttura o sulla funzione della proteina risultante; tuttavia, se la sostituzione codifica per un amminoacido con proprietà molto diverse, ciò può influire negativamente sulla proteina risultante e può anche portare alla produzione di proteine ​​che non sono funzionali o hanno un diverso funzione. Questi tipi di mutazioni spesso portano al cancro.

Una mutazione senza senso porta a gravi effetti. È un altro tipo di mutazione puntiforme, poiché è causata dalla sostituzione di una singola base nucleotidica. In questo caso, tuttavia, il codone risultante codifica per un codone di stop, invece che per un amminoacido. Nei mammiferi, tre codoni codificano per l'arresto della traduzione proteica. Se una sostituzione di base codifica per un codone di stop invece di un amminoacido, la produzione della proteina si interromperà prematuramente, causando la formazione di una proteina troncata. Le proteine ​​troncate in genere non sono funzionali perché mancano di una parte della proteina. Questi tipi di mutazioni sono molto pericolosi e possono portare a molti tipi di malattie, incluso il cancro.

L'inserimento o la delezione di basi nucleotidiche in multipli diversi da tre provoca una mutazione frameshift. Poiché i codoni vengono letti in gruppi di tre basi, l'inserimento o la cancellazione di una o due basi provoca uno spostamento nel quadro di lettura dei codoni. Ciò causa la codifica di amminoacidi completamente diversi e porta alla produzione di una proteina completamente diversa. Questa codifica casuale risultante può anche causare la codifica di un codone di stop nel mezzo di un gene, portando non solo a una proteina completamente diversa, ma anche troncata.