כיצד מוטציה נקודתית עלולה לגרום להפסקת סינתזת החלבון?

המוטציה מהסוג הפשוט ביותר היא מוטציה נקודתית, שבה סוג אחד של נוקלאוטיד, אבן הבניין הבסיסית של DNA ו- RNA, מוחלף בטעות לאחר. שינויים אלה מתוארים לרוב כשינויים באותיות קוד ה- DNA. מוטציות שטויות הן סוג ספציפי של מוטציה נקודתית, שיכולה לעצור את סינתזת החלבון בכמה דרכים.

תהליכים ביוכימיים בתא הממירים מידע בקוד הגנטי לייצור ולתלת מימד מבנה של עצירת חלבון ספציפית כאשר תהליך ההמרה מגיע לרצף בן שלוש אותיות הנקרא עצירה קודון. אם מוטציה נקודתית משנה את רצף הגן כך שהוא מכיל קודון עצירה, תהליך ההמרה ייפסק בטרם עת והתוצאה חלבון יהיה קצר ממה שהוא אמור להיות והמידע שנותר בגן העוקב אחר קודון העצירה לא יומר לחלבון.

דנ"א בגנים אנושיים מאחסן מידע המומר למולקולות רנ"א, שהופכות בתורן לחלבון ספציפי. בעיקרו של דבר, הגן מספק הוראות להכנת ה- RNA, אשר בתורו מספק הוראות לסינתזת חלבונים.

אם ה- RNA מכיל קודון עצירה שנוצר על ידי מוטציה, מכונות ההמרה יהרסו לפעמים את ה- RNA בתהליך הנקרא ריקבון בתיווך שטויות. מכיוון שה- RNA נהרס ולא מומר, ייצור החלבון מפסיק ותפקודי תאים קשורים משתנים או נפסקים.

דרך נוספת לכך שמוטציה נקודתית עוצרת את סינתזת החלבון היא ויסות הגן. לחלבוני הרגולציה צורות ספציפיות המאפשרות להיצמד לרצפים ספציפיים של אותיות בקוד ה- DNA, להישאר קרוב לגן ולהפעיל או לכבות את הגן. מוטציה נקודתית באחד מרצפי הרגולציה הללו עשויה לשנות גן כך שהחלבון הרגולטורי כבר לא נצמד אליו, יכבה את הגן ויפסיק את ייצור החלבון.

חומרת המוטציה של השטויות תלויה בסוג החלבון הספציפי שהגן מייצר ואיפה בגן המוטציה מתרחשת. מוטציה של שטויות בסמוך לתחילת הגן תגרום לקוצץ את רוב החלבון, אך מוטציה בסופו של דבר רק תוריד חלק קטן בהרבה ממנו. אם חלבון שממלא תפקיד חיוני שקוצץ או לא מיוצר כלל, ההשלכות על התא או על האורגניזם עלולות להיות קשות. עד 15 עד 30 אחוזים מכלל המחלות התורשתיות בבני אדם נגרמות על ידי מוטציות שטויות.