Una mutación de cambio de marco es un defecto genético que da como resultado la producción de proteínas anormales, a menudo no funcionales. Un error en la secuencia de la información genética hace que la maquinaria de síntesis de proteínas de la célula enlace los aminoácidos en el orden incorrecto. Las mutaciones por desplazamiento de marco están asociadas con diversas enfermedades humanas, incluida la enfermedad de Tay Sachs.
Para comprender por qué una mutación de cambio de marco puede causar una enfermedad, es útil comprender los conceptos básicos de cómo se fabrican las proteínas. El código de todas las proteínas se encuentra en el ácido desoxirribonucleico (ADN) almacenado en los núcleos de las células, y este ADN está formado por moléculas unidas conocidas como nucleótidos. Para producir una proteína, el primer paso es que una molécula conocida como ácido ribonucleico mensajero (ARNm) haga una copia del ADN. Luego, el ARNm viaja fuera del núcleo y se convierte de una secuencia de nucleótidos en una cadena de aminoácidos con la ayuda de estructuras conocidas como ribosomas, en un proceso conocido como traducción. Las proteínas se forman a partir de estas cadenas de aminoácidos.
Durante la traducción, una secuencia de ARNm de tres nucleótidos llamada codón especifica qué aminoácido debe unirse a continuación. Es importante mantener la integridad de los codones para que el ribosoma pueda unir los aminoácidos correctos y formar la proteína correcta. Cuando se produce una mutación por desplazamiento del marco de lectura, hay un error en la secuencia del ARNm que provoca que los codones se lean incorrectamente.
Por ejemplo, una posible secuencia de ARNm podría ser UUUAAAGGG, donde cada letra representa un nucleótido. Por tanto, los codones normales serían UUU, AAA y GGG. Si ocurre un error en el ARNm, puede resultar en la secuencia GUUUAAAGGG. El ribosoma leería los codones como GUU, UAA y AGG porque el marco de referencia se desplazó por un nucleótido adicional. Como resultado, los aminoácidos incorrectos se unirían entre sí y se produciría la proteína incorrecta, o se podría leer un codón como una señal para detenerse, truncando prematuramente la proteína.
Hay varias formas diferentes en que puede ocurrir una mutación de cambio de marco. Podría ocurrir por la inserción de un nucleótido, o también podría resultar de la deleción de un nucleótido. Si se eliminan tres nucleótidos, esto no se consideraría una mutación con desplazamiento de marco porque los codones que vienen después de la mutación se leen normalmente y no se han desplazado fuera de sus marcos normales.
Muchas enfermedades humanas diferentes pueden resultar de una mutación de cambio de marco. La enfermedad de Tay Sachs, una afección hereditaria que generalmente resulta en la muerte a una edad muy temprana, puede ser causada por una mutación de cambio de marco. Las mutaciones genéticas también pueden estar asociadas con el desarrollo de enfermedades más comunes, como diferentes tipos de cánceres.