Ogni volta che c’è un cambiamento nella struttura o nella quantità di DNA in un organismo, si parla di mutazione. Esistono diversi tipi di mutazioni, a seconda di dove si verifica il cambiamento e di come viene influenzato il DNA. Una mutazione senza senso è una sostituzione di una singola base o una mutazione puntiforme. Quando si verifica una mutazione senza senso, viene modificata solo una base nel filamento di DNA.
Il DNA è costituito da una doppia elica di lunghi filamenti di nucleotidi a cui sono attaccate basi azotate. Le quattro basi sono adenina, timina, guanina e citosina. I nucleotidi si uniscono per formare lunghi filamenti di polinucleotidi. I due filamenti sono tenuti insieme da legami idrogeno tra coppie di basi complementari.
Ogni base è una base purinica o una base pirimidinica a seconda del numero di anelli chimici nella sua struttura molecolare. Le basi puriniche hanno due anelli chimici e includono adenina e guanina. Le basi pirmidiniche hanno un solo anello chimico e includono citosina e timina. Le basi puriniche si accoppiano sempre con le basi pirimidiniche, o più specificamente, l’adenina con la timina e la citosina con la guanina.
Quando le proteine vengono sintetizzate in una cellula, l’informazione per ciascuna proteina viene trasportata nei geni lungo i filamenti di DNA. Una tripletta di basi, o codone, in un gene codifica per uno specifico amminoacido, che è un elemento costitutivo delle molecole proteiche. La sequenza degli amminoacidi da utilizzare per formare una proteina è determinata dalla sequenza dei codoni. Eventuali cambiamenti in questi codoni, se non riparati, possono influenzare la proteina in formazione.
Per formare una proteina, si verificano due processi. Innanzitutto, il DNA viene trascritto in RNA messaggero (mRNA) all’interno del nucleo. L’mRNA è una molecola a filamento singolo, quindi è in grado di lasciare il nucleo attraverso piccoli fori, o pori, nella membrana nucleare. L’mRNA ora trasporta le informazioni per sintetizzare una proteina durante la traduzione nel citoplasma della cellula.
Le mutazioni senza senso influenzano la regione codificante genetica del DNA. Quando si verifica una mutazione senza senso, una base viene modificata in modo che il codice della tripletta per il suo amminoacido cambi in codice per un codone di stop. I codoni di stop sono TTA, TAG o TGA. Una mutazione senza senso provoca l’arresto della trascrizione del DNA in mRNA, il che significa che il filamento di mRNA è più corto di quanto dovrebbe essere. Quanto prima si verifica questa mutazione nel gene, tanto più corto sarà l’mRNA e tanto più troncata sarà la proteina, rendendola meno probabile che funzioni.
Esistono numerose malattie genetiche causate da mutazioni senza senso. La fibrosi cistica è causata da mutazioni nel gene che codifica per la proteina del regolatore della conduttanza transmembrana della fibrosi cistica (CFTR). Alcuni pazienti hanno una mutazione senza senso nel gene, che impedisce la formazione di gran parte della proteina. Eventuali difetti in questa proteina causano i diversi sintomi della condizione. Altre condizioni che possono essere causate da mutazioni senza senso includono la distrofia muscolare di Duchenne, la beta talassemia e la sindrome di Hurler.