Mutacija pomaka okvira je genetski defekt koji rezultira proizvodnjom abnormalnih, često nefunkcionalnih proteina. Pogreška u slijedu genetskih informacija uzrokuje da stroj za sintezu proteina stanice povezuje aminokiseline pogrešnim redoslijedom. Mutacije pomaka okvira povezane su s nizom različitih ljudskih bolesti, uključujući Tay Sachsovu bolest.
Kako bi se razumjelo zašto mutacija pomaka okvira može uzrokovati bolest, pomaže razumjeti osnove o tome kako nastaju proteini. Šifra za sve proteine nalazi se u deoksiribonukleinskoj kiselini (DNK) pohranjenoj u jezgri stanica, a ta se DNK sastoji od povezanih molekula poznatih kao nukleotidi. Za stvaranje proteina, prvi korak je da molekula poznata kao glasnik ribonukleinska kiselina (mRNA) napravi kopiju DNK. mRNA zatim putuje izvan jezgre i pretvara se iz nukleotidne sekvence u lanac aminokiselina uz pomoć struktura poznatih kao ribosomi, u procesu poznatom kao translacija. Iz ovih lanaca aminokiselina nastaju proteini.
Tijekom translacije, tri nukleotidna sekvenca mRNA koja se zove kodon određuje koja aminokiselina treba biti sljedeća povezana. Važno je održavati integritet kodona kako bi ribosom mogao povezati ispravne aminokiseline zajedno i formirati ispravan protein. Kada se pojavi mutacija s pomakom okvira, postoji greška u sekvenci mRNA koja rezultira netočnim čitanjem kodona.
Na primjer, moguća sekvenca mRNA može biti UUUAAAGGG, gdje svako slovo predstavlja nukleotid. Normalni kodoni bi stoga bili UUU, AAA i GGG. Ako dođe do pogreške u mRNA, to može rezultirati slijedom GUUUAAAGGG. Ribosom bi čitao kodone kao GUU, UAA i AGG jer je referentni okvir pomaknut dodatnim nukleotidom. Kao rezultat, ili bi se pogrešne aminokiseline povezale zajedno i stvarao bi se pogrešan protein, ili bi se kodon mogao pročitati kao signal za zaustavljanje, čime bi se protein prerano skraćivao.
Postoji nekoliko različitih načina na koje može doći do mutacije pomaka okvira. Može se dogoditi umetanjem jednog nukleotida, ili također može biti rezultat brisanja nukleotida. Ako se tri nukleotida izbrišu, to se ne bi smatralo mutacijom pomaka okvira jer se kodoni koji dolaze nakon mutacije normalno čitaju i nisu pomaknuti iz svojih normalnih okvira.
Mnoge različite ljudske bolesti mogu proizaći iz mutacije pomaka okvira. Tay Sachsova bolest, nasljedno stanje koje obično rezultira smrću u vrlo mladoj dobi, može biti uzrokovano mutacijom pomaka okvira. Genetske mutacije također se mogu povezati s razvojem češćih bolesti, poput različitih vrsta raka.