Närhelst det sker en förändring i strukturen eller mängden DNA i en organism, kallas det en mutation. Det finns ett antal olika typer av mutationer, beroende på var förändringen sker och hur DNA påverkas. En nonsensmutation är en enda bassubstitution, eller punktmutation. När en nonsensmutation inträffar ändras bara en bas i DNA-strängen.
DNA består av en dubbelspiral av långa strängar av nukleotider som har kvävebaser fästa vid sig. De fyra baserna är adenin, tymin, guanin och cytosin. Nukleotiderna är sammanfogade för att bilda långa polynukleotidsträngar. De två strängarna hålls samman av vätebindningar mellan komplementära baspar.
Varje bas är antingen en purinbas eller en pyrimidinbas beroende på antalet kemiska ringar i dess molekylära struktur. Purinbaser har två kemiska ringar och inkluderar adenin och guanin. Pyrmidinbaser har bara en kemisk ring och inkluderar cytosin och tymin. Purinbaserna baspar alltid med pyrimidinbaserna, eller mer specifikt adenin med tymin och cytosin med guanin.
När proteiner syntetiseras i en cell bärs informationen för varje protein i generna längs DNA-strängarna. En triplett av baser, eller kodon, i en gen kodar för en specifik aminosyra, som är en byggsten för proteinmolekyler. Sekvensen av aminosyror som ska användas för att bilda ett protein bestäms av kodonernas sekvens. Eventuella förändringar i dessa kodoner, om de inte repareras, kan påverka proteinet som bildas.
För att bilda ett protein sker två processer. Först transkriberas DNA:t till budbärar-RNA (mRNA) i kärnan. mRNA är en enkelsträngad molekyl så den kan lämna kärnan genom små hål, eller porer, i kärnmembranet. mRNA:t bär nu informationen för att syntetisera ett protein under translation i cellens cytoplasma.
Nonsensmutationer påverkar DNA:ts genetiska kodande region. När en nonsensmutation inträffar ändras en bas så att triplettkoden för dess aminosyra ändras till att koda för ett stoppkodon. Stoppkodonen är TTA, TAG eller TGA. En nonsensmutation gör att transkriptionen av DNA:t till mRNA stoppas, vilket innebär att mRNA-strängen är kortare än den borde vara. Ju tidigare i genen denna mutation inträffar, desto kortare är mRNA:t och desto mer trunkerat blir proteinet, vilket gör det mindre sannolikt att det fungerar.
Det finns ett antal genetiska störningar som orsakas av nonsensmutationer. Cystisk fibros orsakas av mutationer i genen som kodar för proteinet cystisk fibros transmembrane conductance regulator (CFTR). Vissa patienter har en nonsensmutation i genen som gör att en stor del av proteinet inte bildas. Eventuella defekter i detta protein orsakar olika symtom på tillståndet. Andra tillstånd som kan orsakas av nonsensmutationer inkluderar Duchennes muskeldystrofi, Beta-talassemi och Hurlers syndrom.