Протеините като продукти на гени
Спектър на мутантни протеини. Гените и пратените РНК са полимери на нуклеинови киселини, често наричани пратеник макромолекули. По същата логика протеините и полипептидите могат да се нарекат функционални макромолекули. Тези аминокиселинни полимери преобразуват информационния потенциал на гените и техните медиатори в химическа и физиологична работа. Протеините са повсеместни. Те са живи компоненти на мембраните, които разделят тъканите, клетките и органелите. В кръвта, лимфата и цереброспиналната течност те поддържат осмотично налягане и селективно се свързват и транспортират голям брой малки молекули. Като ензими и хормони (извън или в клетката), те катализират или регулират реакции, които определят възможността за анаболни и катаболни процеси. Протеините са почти безкрайно разнообразни по размер, форма и функция. Относителните им молекулни тегла варират от няколкостотин (освобождаващи фактори на хипоталамуса) до над един милион (гама-макроглобулин). Някои са мономери, други са олигомери, състоящи се от две, три, четири или повече подобни или различни полипептидни вериги. Някои са кълбовидни, други са спираловидни, а трети имат както кълбовидни, така и спирални сечения. Някои протеини съдържат метални йони като протезни групи или кофактори, докато други изискват органични съединения, за да функционират. Всеки протеин обаче дължи своите структурни характеристики и функционална специфичност на една-единствена причина - първичната аминокиселинна последователност. Тъй като тя от своя страна зависи от нуклеотидната последователност на гена и пратеника РНК, кодираща полипептида, наследените характеристики на структурата или функцията на протеина са явна проява на генна мутация. Мутациите се появяват във всички гени и следователно всички протеини могат да претърпят промени. Някои варианти на тези промени се идентифицират лесно, тъй като те причиняват очевидни биохимични или клинични нарушения. Други са трудни за намиране, било защото причиняват ранна смъртност или поради тяхната клинична или биохимична латентност.
Най-общо казано, мутациите, които определят наследствени метаболитни нарушения, засягат структурните гени, кодиращи първичната структура на протеина (вж. Глава 57). Промените в един кодон обикновено водят до промяна на една аминокиселина и се означават като мутации на промяна в смисъл. Мутациите в други точки (водещи до неправилно подравняване на терминаторни кодони), както и делеции и вмъквания (кодони, генни сегменти или цели гени), водят до пълното отсъствие на генен продукт или появата на такъв непълен или изкривен продукт, който практически го лишава от функция. В други случаи мутациите могат да променят скоростта на производство на протеини. Подобен ефект може да се извърши или чрез модифициране на гена, който контролира скоростта на протеинов синтез, или чрез промяна на кодоните на структурните гени, което ще доведе до ускоряване или забавяне на транскрипцията или транслацията. И накрая, мутациите могат да определят пост-транслационната модификация на протеините. Тъй като повечето протеини, предназначени за секреция, вмъкване в мембраната или за транспортиране в клетъчни органели (лизозоми или митохондрии), се синтезират като предшественици, които трябва да претърпят преработка, узряване или гликозилиране по пътя до местоназначението си, мутациите могат да променят този процес. Примери за нарушена обработка на секреторни и съответно лизозомни протеини са хиперпроинсулинемия и I-клетъчно заболяване.