Gen adalah segmen DNA yang terletak di kromosom. Mutasi gen didefinisikan sebagai perubahan urutan nukleotida di DNA. Perubahan ini dapat memengaruhi pasangan nukleotida tunggal atau segmen gen kromosom yang lebih besar. DNA terdiri dari a polimer nukleotida bergabung bersama. Selama sintesis protein, DNA adalah ditranskripsikan ke dalam RNA dan kemudian diterjemahkan untuk menghasilkan protein. Mengubah urutan nukleotida paling sering menghasilkan protein yang tidak berfungsi. Mutasi menyebabkan perubahan pada kode genetik yang mengarah ke variasi genetik dan potensi untuk mengembangkan penyakit. Mutasi gen secara umum dapat dikategorikan ke dalam dua jenis: mutasi titik dan penyisipan atau penghapusan pasangan basa.
Mutasi titik adalah jenis mutasi gen yang paling umum. Juga disebut substitusi pasangan basa, jenis mutasi ini mengubah pasangan basa nukleotida tunggal. Mutasi titik dapat dikategorikan menjadi tiga jenis:
Mutasi juga dapat terjadi di mana nukleotida pasangan basa dimasukkan ke dalam atau dihapus dari urutan gen asli. Jenis mutasi gen ini berbahaya karena mengubah templat dari mana asam amino dibaca. Penyisipan dan penghapusan dapat menyebabkan mutasi pergeseran bingkai ketika pasangan basa yang bukan kelipatan tiga ditambahkan atau dihapus dari urutan. Karena urutan nukleotida dibaca dalam pengelompokan tiga, ini akan menyebabkan pergeseran dalam kerangka membaca. Misalnya, jika urutan DNA asli yang ditranskripsi adalah CGA CCA ACG GCG..., dan dua pasangan basa (GA) dimasukkan di antara pengelompokan kedua dan ketiga, kerangka bacaan akan digeser.
Penyisipan menggeser bingkai pembacaan dua dan mengubah asam amino yang dihasilkan setelah penyisipan. Penyisipan dapat mengkode kodon stop terlalu cepat atau terlambat dalam proses penerjemahan. Protein yang dihasilkan akan menjadi terlalu pendek atau terlalu lama. Protein-protein ini sebagian besar mati.
Mutasi gen paling sering disebabkan oleh dua jenis kejadian. Faktor lingkungan seperti bahan kimia, radiasi, dan sinar ultraviolet dari matahari dapat menyebabkan mutasi. Mutagen ini mengubah DNA dengan mengubah basa nukleotida dan bahkan dapat mengubah bentuk DNA. Perubahan ini menghasilkan kesalahan dalam replikasi dan transkripsi DNA.
Mutasi lainnya disebabkan oleh kesalahan yang dibuat selama mitosis dan meiosis. Kesalahan umum yang terjadi selama pembelahan sel dapat menyebabkan mutasi titik dan mutasi frameshift. Mutasi selama pembelahan sel dapat menyebabkan kesalahan replikasi yang dapat mengakibatkan penghapusan gen, translokasi bagian kromosom, kromosom yang hilang, dan salinan tambahan kromosom.
Menurut Institut Genom Manusia Nasional, hampir semua penyakit memiliki semacam faktor genetik. Gangguan ini dapat disebabkan oleh mutasi pada gen tunggal, mutasi gen multipel, mutasi gen gabungan, dan faktor lingkungan, atau oleh mutasi kromosom atau kerusakan. Mutasi gen telah diidentifikasi sebagai penyebab beberapa gangguan termasuk anemia sel sabit, cystic fibrosis, penyakit Tay-Sachs, penyakit Huntington, hemofilia, dan beberapa kanker.