Una mutazione frameshift è un difetto genetico che provoca la produzione di proteine anormali, spesso non funzionanti. Un errore nella sequenza dell’informazione genetica fa sì che il meccanismo di sintesi proteica della cellula colleghi gli amminoacidi nell’ordine sbagliato. Le mutazioni frameshift sono associate a una serie di diverse malattie umane, inclusa la malattia di Tay Sachs.
Per capire perché una mutazione frameshift può causare malattie, è utile comprendere le basi di come vengono prodotte le proteine. Il codice per tutte le proteine è nell’acido desossiribonucleico (DNA) immagazzinato nei nuclei delle cellule, e questo DNA è costituito da molecole collegate note come nucleotidi. Per creare una proteina, il primo passo è che una molecola nota come acido ribonucleico messaggero (mRNA) crei una copia del DNA. L’mRNA quindi viaggia all’esterno del nucleo e viene convertito da una sequenza nucleotidica in una catena di amminoacidi con l’aiuto di strutture note come ribosomi, in un processo noto come traduzione. Le proteine sono formate da queste catene di amminoacidi.
Durante la traduzione, una sequenza di tre nucleotidi di mRNA chiamata codone specifica quale amminoacido deve essere collegato successivamente. È importante mantenere l’integrità dei codoni in modo che il ribosoma possa collegare insieme gli amminoacidi corretti e formare la proteina corretta. Quando si verifica una mutazione frameshift, c’è un errore nella sequenza dell’mRNA che provoca la lettura errata dei codoni.
Ad esempio, una possibile sequenza di mRNA potrebbe essere UUUAAAGGG, dove ogni lettera rappresenta un nucleotide. I codoni normali sarebbero quindi UUU, AAA e GGG. Se si verifica un errore nell’mRNA, può risultare nella sequenza GUUUAAAGGG. Il ribosoma leggerebbe i codoni come GUU, UAA e AGG perché il quadro di riferimento è stato spostato da un nucleotide in più. Di conseguenza, o gli amminoacidi errati verrebbero collegati tra loro e verrebbe prodotta la proteina sbagliata, oppure un codone potrebbe essere letto come un segnale di arresto, troncando così prematuramente la proteina.
Esistono diversi modi in cui può verificarsi una mutazione frameshift. Potrebbe verificarsi per l’inserimento di un nucleotide, o potrebbe anche derivare dalla delezione di un nucleotide. Se tre nucleotidi vengono cancellati, questa non sarebbe considerata una mutazione frameshift perché i codoni che vengono dopo la mutazione vengono letti normalmente e non sono stati spostati fuori dai loro frame normali.
Molte diverse malattie umane possono derivare da una mutazione frameshift. La malattia di Tay Sachs, una condizione ereditaria che in genere provoca la morte in età molto giovane, può essere causata da una mutazione frameshift. Le mutazioni genetiche possono anche essere associate allo sviluppo di malattie più comuni, come diversi tipi di cancro.