O mutație frameshift este un defect genetic care are ca rezultat producerea de proteine anormale, adesea nefuncționale. O eroare în secvența informațiilor genetice face ca mașina de sinteză a proteinelor celulei să lege aminoacizii între ei în ordine greșită. Mutațiile frameshift sunt asociate cu o serie de boli umane diferite, inclusiv boala Tay Sachs.
Pentru a înțelege de ce o mutație frameshift poate provoca boală, ajută la înțelegerea elementelor de bază ale modului în care sunt produse proteinele. Codul pentru toate proteinele se află în acidul dezoxiribonucleic (ADN) stocat în nucleele celulelor, iar acest ADN este format din molecule legate cunoscute sub numele de nucleotide. Pentru a face o proteină, primul pas este ca o moleculă cunoscută sub numele de acid ribonucleic mesager (ARNm) să facă o copie a ADN-ului. ARNm călătorește apoi în afara nucleului și este convertit dintr-o secvență de nucleotide într-un lanț de aminoacizi cu ajutorul unor structuri cunoscute sub numele de ribozomi, într-un proces cunoscut sub numele de translație. Din aceste lanțuri de aminoacizi se formează proteine.
În timpul translației, o secvență de trei nucleotide de ARNm numită codon specifică ce aminoacid ar trebui legat în continuare. Este important să se mențină integritatea codonilor, astfel încât ribozomul să poată lega aminoacizii corecti împreună și să formeze proteina corectă. Când apare o mutație de deplasare a cadrelor, există o eroare în secvența ARNm care are ca rezultat citirea incorectă a codonilor.
De exemplu, o posibilă secvență de ARNm ar putea fi UUUAAAGGG, unde fiecare literă reprezintă o nucleotidă. Codonii normali ar fi astfel UUU, AAA și GGG. Dacă apare o eroare în ARNm, aceasta poate avea ca rezultat secvența GUUUAAAGGG. Ribozomul ar citi codonii ca GUU, UAA și AGG, deoarece cadrul de referință a fost schimbat de o nucleotidă suplimentară. Ca rezultat, fie aminoacizii incorecți ar fi legați împreună și ar fi produsă proteina greșită, fie un codon ar putea fi citit ca un semnal de oprire, trunchiând astfel proteina prematur.
Există o serie de moduri diferite în care poate apărea o mutație de deplasare a cadrelor. Poate apărea prin inserția unei nucleotide sau poate rezulta și din ștergerea unei nucleotide. Dacă trei nucleotide sunt șterse, aceasta nu ar fi considerată o mutație de schimbare a cadrelor, deoarece codonii care vin după mutație sunt citiți în mod normal și nu au fost mutați din cadrele lor normale.
Multe boli umane diferite pot rezulta dintr-o mutație frameshift. Boala Tay Sachs, o afecțiune moștenită care duce de obicei la moarte la o vârstă foarte fragedă, poate fi cauzată de o mutație de schimbare a cadrelor. Mutațiile genetice pot fi, de asemenea, asociate cu dezvoltarea unor boli mai frecvente, cum ar fi diferite tipuri de cancer.