คำจำกัดความของการกลายพันธุ์ในแง่ของอณูพันธุศาสตร์

การกลายพันธุ์ที่ระดับโมเลกุลหมายถึงการเติม การลบหรือการแทนที่ใดๆ ของเบสนิวคลีโอไทด์ใน DNA DNA ประกอบด้วยเบสนิวคลีโอไทด์ที่แตกต่างกันสี่ชนิด และลำดับของเบสเหล่านี้สร้างรหัสสำหรับกรดอะมิโน ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของโปรตีน ต้องรักษาลำดับเบสใน DNA เพื่อให้แน่ใจว่ามีการสร้างโปรตีนที่เหมาะสม แต่การกลายพันธุ์ที่แตกต่างกันหลายประเภทสามารถเกิดขึ้นได้ใน DNA ช่วงเหล่านี้มีตั้งแต่มีผลเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยต่อผลิตภัณฑ์โปรตีนไปจนถึงการป้องกันไม่ให้มีการสร้างโปรตีนที่เหมาะสม

การกลายพันธุ์แบบเงียบ หรือการกลายพันธุ์แบบจุด หมายถึงการเปลี่ยนแปลงของเบสนิวคลีโอไทด์เดี่ยว เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น เบสที่ต่างกันจะแทนที่เบสนิวคลีโอไทด์ แต่ยังคงรหัสสำหรับกรดอะมิโนตัวเดียวกัน รหัสเบสของนิวคลีโอไทด์สำหรับกรดอะมิโนในกลุ่มที่มีสามเบสเรียกว่าโคดอน กรดอะมิโนบางชนิดถูกเข้ารหัสผ่านโคดอนหลายตัว ซึ่งหมายความว่าสามารถมีได้มากกว่าหนึ่งกลุ่มจากสามเบสซึ่งกำหนดรหัสสำหรับกรดอะมิโนนั้น ในการกลายพันธุ์แบบเงียบ เบสที่ถูกแทนที่ส่งผลให้เกิดโคดอนที่ยังคงเข้ารหัสสำหรับกรดอะมิโนตัวเดียวกัน เนื่องจากกรดอะมิโนตัวเดียวกันถูกเข้ารหัสไว้ จึงไม่มีผลต่อโปรตีนขั้นสุดท้ายที่สร้างจากยีน

การกลายพันธุ์ missense เป็นอีกประเภทหนึ่งของการกลายพันธุ์ของจุดโดยมีการแทนที่เบสนิวคลีโอไทด์เดี่ยว ในการกลายพันธุ์ missense อย่างไรก็ตาม รหัสฐานที่ถูกแทนที่สำหรับกรดอะมิโนที่ต่างกัน การเปลี่ยนแปลงของกรดอะมิโนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโปรตีนขั้นสุดท้ายที่ทำขึ้น ความรุนแรงของการเปลี่ยนแปลงโปรตีนขึ้นอยู่กับชนิดของการทดแทนกรดอะมิโนที่เกิดขึ้น กรดอะมิโนบางชนิดมีขนาดและประจุคล้ายกันมาก หากกรดอะมิโนถูกแทนที่ด้วยกรดอะมิโนที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงกัน จะมีผลเพียงเล็กน้อยต่อโครงสร้างหรือหน้าที่ของโปรตีนที่ได้ อย่างไรก็ตาม หากรหัสทดแทนกรดอะมิโนที่มีคุณสมบัติต่างกันมาก อาจส่งผลเสียต่อ ส่งผลให้โปรตีนและยังสามารถนำไปสู่การผลิตโปรตีนที่ไม่ทำงานหรือมีความแตกต่างกัน ฟังก์ชัน การกลายพันธุ์ประเภทนี้มักนำไปสู่มะเร็ง

การกลายพันธุ์ที่ไร้สาระนำไปสู่ผลกระทบที่รุนแรง เป็นการกลายพันธุ์ของจุดอีกประเภทหนึ่ง เนื่องจากเกิดจากการแทนที่ของเบสนิวคลีโอไทด์เดี่ยว อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ โคดอนที่ได้จะเป็นรหัสหยุดโคดอนแทนที่จะเป็นกรดอะมิโน ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม รหัส codon สามตัวเพื่อหยุดการแปลโปรตีน หากรหัสการแทนที่เบสสำหรับโคดอนหยุดแทนกรดอะมิโน การผลิตโปรตีนจะหยุดก่อนเวลาอันควร ทำให้เกิดการสร้างโปรตีนที่ถูกตัดทอน โปรตีนที่ถูกตัดทอนมักไม่ทำงานเนื่องจากขาดโปรตีนบางส่วน การกลายพันธุ์ประเภทนี้เป็นอันตรายอย่างยิ่งและสามารถนำไปสู่โรคได้หลายประเภท รวมถึงมะเร็งด้วย

การแทรกหรือการลบเบสนิวคลีโอไทด์ในทวีคูณนอกเหนือจากสามทำให้เกิดการกลายพันธุ์ของเฟรมชิฟต์ เนื่องจากโคดอนถูกอ่านในกลุ่มที่มีสามฐาน การแทรกหรือการลบหนึ่งหรือสองฐานทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในกรอบการอ่านของโคดอน สิ่งนี้ทำให้เกิดการเข้ารหัสของกรดอะมิโนที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงและนำไปสู่การผลิตโปรตีนที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง การเข้ารหัสแบบสุ่มที่เป็นผลลัพธ์นี้ยังสามารถทำให้เกิดการเข้ารหัสหยุด codon ตรงกลางของยีน ซึ่งไม่เพียงแต่นำไปสู่โปรตีนที่ต่างกันโดยสิ้นเชิงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโปรตีนที่ถูกตัดทอนด้วย