Tay-Sachs-Krankheit und Mukoviszidose sind zwei Beispiele für Erkrankungen, die durch Frameshift-Mutationen verursacht werden. Diese Mutationen treten auf, wenn ein Nukleotid eingefügt oder entfernt wird, wodurch sich die Art und Weise ändert, wie die DNA-Sequenz gelesen wird.
Während der Transkription wird DNA in Boten-RNA umgewandelt. Bei der Translation lesen Ribosomen mRNA-Sequenzen, um die Aminosäuren zu produzieren, die zu Proteinen werden. Diese mRNA-Sequenzen werden in Einheiten von drei Nukleotiden gelesen, die Codons genannt werden, und jedes Codon entspricht einer einzelnen Aminosäure. Die Insertion oder Deletion eines Nukleotids in eine DNA-Sequenz verschiebt den Leserahmen und ändert, wie der Rest der Sequenz gelesen wird. Dadurch werden unterschiedliche Aminosäuren und Proteine produziert. Wenn Mutationen in Vielfachen von drei auftreten, kann jedoch eine andere Aminosäure produziert werden, aber Frameshift-Mutationen treten nicht auf, da das Leseraster nicht verändert wird.
Die Tay-Sachs-Krankheit tritt auf, wenn das Enzym Hexosaminidase A, das Fettsäuren im Gehirn abbaut, nicht richtig funktioniert. Die daraus resultierende Ansammlung von Säuren im Gehirn führt zu einer Verschlechterung des Nervensystems. Eine Frameshift-Mutation führt dazu, dass die Proteine, aus denen das Enzym besteht, nicht richtig gebildet werden, was die Tay-Sachs-Krankheit verursacht. Bei Mukoviszidose führt die Deletion von drei Nukleotiden im CFTR-Gen zu einer Frameshift-Mutation, bei der die Veränderung des Leserahmens zu einem Stopcodon und einer falschen Struktur der vom Gen produzierten Proteine führt.
