Mutasi gen merupakan suatu perubahan dalam urutan nukleotida dalam DNA. Perubahan dalam urutan nukleotida ini akan berpengaruh terhadap pasangan nukleotida tunggal atau segmen gen yang lebih besar dari kromosom. DNA merupakan polimer dari nukleotida bergabung secara bersama-sama. Pada waktu sintesis protein, DNA ditranskripsi menjadi RNA yang kemudian diterjemahkan dalam memproduksi protein. Mengubah urutan nukleotida ini akan menyebabkan protein nonfunctioning. Mutasi gen akan menyebabkan perubahan dalam kode genetik yang mengarah ke variasi genetik dan potensi untuk mengembangkan penyakit. Mutasi gen secara umum dapat dikategorikan menjadi dua jenis yaitu mutasi titik dan pasangan basa insersi atau delesi.
A. Mutasi Titik
Mutasi titik adalah jenis yang paling umum dari mutasi gen. Juga disebut substitusi pasangan basa, jenis mutasi mengubah pasangan basa nukleotida tunggal. Mutasi titik dapat dikategorikan menjadi tiga jenis:
1. Mutasi Silent ( diam) : Meskipun perubahan dalam urutan DNA terjadi, jenis mutasi tidak mengubah protein yang akan diproduksi. Hal ini karena beberapa kodon genetik dapat mengkodekan untuk asam amino yang sama. Asam amino yang disandikan oleh tiga set nukleotida yang disebut kodon. Sebagai contoh, arginin asam amino yang dikodekan oleh beberapa kodon DNA termasuk CGT, CGC, CGA, dan CGG (A = adenin, T = timin, G = guanin dan C = sitosin). Jika urutan DNA CGC berubah menjadi CGA, asam amino arginin masih akan diproduksi.
2. Mutasi Missens: Jenis mutasi mengubah urutan nukleotida sehingga asam amino yang berbeda diproduksi. Perubahan ini mengubah protein yang dihasilkan. Perubahan mungkin tidak banyak berpengaruh pada protein, mungkin bermanfaat bagi fungsi protein, atau mungkin berbahaya. Menggunakan contoh kita sebelumnya, jika kodon untuk arginin CGC berubah menjadi GGC, asam amino glisin akan diproduksi bukan arginin.
3. Mutasi nonsense : Jenis mutasi mengubah urutan nukleotida sehingga kodon stop dikodekan untuk menggantikan asam amino. Sebuah kodon stop sinyal akhir dari proses penerjemahan dan berhenti produksi protein. Jika proses ini berakhir terlalu cepat, urutan asam amino yang dipotong pendek dan protein yang dihasilkan paling selalu berfungsi.
B. Pemasangan / Penghapusan Pasangan basa
Mutasi juga dapat terjadi di mana pasangan basa nukleotida yang dimasukkan ke atau dihapus dari urutan gen asli. Jenis mutasi gen berbahaya karena mengubah template dari mana asam amino dibaca. Sisipan dan penghapusan dapat menyebabkan mutasi bingkai pergeseran ketika pasangan basa yang bukan kelipatan tiga ditambahkan ke atau dihapus dari urutan. Karena urutan nukleotida dibaca dalam kelompok tiga, ini akan menyebabkan pergeseran dalam bingkai membaca. Sebagai contoh, jika urutan DNA asli ditranskripsi adalah CGA CCA ACG GCG…, dan dua pasang basa (GA) yang disisipkan di antara kelompok kedua dan ketiga, frame membaca akan bergeser.
Urutan Asli : CGA-CCA-ACG-GCG…
Asam Amino Diproduksi: Arginine – prolin – Threonine – Alanine…
Dimasukkan Pasangan Basa (GA): CGA-CCA-GAA-CGG-CG…
Asam Amino Diproduksi: Arginine – prolin – Asam glutamat – Arginine…
Penyisipan menggeser kerangka pembacaan oleh dua dan mengubah asam amino yang dihasilkan setelah penyisipan. Penyisipan dapat kode untuk berhenti kodon terlalu cepat atau terlambat dalam proses penerjemahan. Protein yang dihasilkan akan terlalu pendek atau terlalu panjang. Protein ini untuk sebagian besar tidak berfungsi.