Mutasi pada gen protrombin, yang dikenal sebagai mutasi faktor II, terkait secara genetik, sehingga diperoleh melalui pewarisan. Gen ini bertanggung jawab untuk memproduksi protrombin, yang diubah menjadi trombin in vivo, sehingga cacat ini kadang-kadang dikenal sebagai mutasi gen trombin. Trombin, pada gilirannya, mengubah fibrinogen yang larut dalam air menjadi molekul yang tidak larut, fibrin, yang merupakan komponen penting dari mekanisme pembekuan darah. Mutasi gen trombin adalah faktor risiko terbesar kedua untuk mengembangkan trombosis, atau pembekuan darah dalam di dalam pembuluh darah, di samping mutasi faktor V.
Mutasi gen trombin bersifat bawaan, sehingga seseorang dapat memiliki satu atau dua salinan gen yang bermutasi, dengan dua salinan menempatkan individu tersebut pada risiko trombosis yang jauh lebih besar. Mutasi gen trombin adalah mutasi autosomal dominan, artinya seseorang dengan satu salinan mutasi memiliki peluang 50 persen untuk menularkannya kepada anak-anaknya. Baik pria maupun wanita, serta orang-orang dari golongan darah apa pun, memiliki risiko yang sama untuk mewarisi gen ini dan memiliki risiko trombosis yang terkait jika mereka mewarisi gen ini.
Mutasi ini umumnya tidak diturunkan dengan mutasi lain, dan melibatkan mutasi titik pada posisi 20210 pada gen protrombin, yang terletak pada kromosom ke-11. Sekitar 1-2 persen populasi Kaukasia adalah heterozigot untuk mutasi faktor II, yang berarti bahwa orang-orang tersebut memiliki satu salinan gen yang rusak. Tingkat prevalensi jauh lebih rendah pada orang-orang dari latar belakang ras lain.
Ketika mutasi ini diturunkan, ia memperlambat degradasi RNA pembawa pesan protrombin, sehingga meningkatkan produksi protrombin, yang mengarah pada jumlah trombin yang lebih besar dalam darah. Pada gilirannya, proses pembekuan dapat terjadi jauh lebih mudah karena kelebihan trombin terlibat dalam kaskade penciptaan fibrin, yang dapat berakhir dengan trombosis. Mutasi gen trombin meningkatkan risiko deep vein thrombosis sekitar dua sampai tiga kali lipat. Ada juga risiko kesehatan lain dari peningkatan kadar trombin, terutama keguguran berulang.
Mutasi gen trombin meningkatkan risiko trombosis, tetapi tidak berarti bahwa seseorang akan mengalami gangguan ini. Ada faktor risiko lain yang dapat meningkatkan kemungkinan trombosis, terutama dengan salinan gen yang bermutasi. Faktor risiko ini termasuk penggunaan kontrasepsi oral, mewarisi mutasi genetik lain yang dikenal sebagai mutasi faktor V, hamil, merokok, obesitas atau tetap tidak bergerak untuk jangka waktu yang lama.