Cơ chế phát sinh đột biến gene khi có sự tác động của 5-BU: 5-BU bắt cặp với A hoặc với G trong quá trình tái bản gây đột biến thay thế cặp A – T thành cặp G – C hoặc ngược lại. Gene đột biến xảy ra do sự bắt cặp nhầm của 5-BU xuất hiện sau 3 lần nhân đôi. Ví dụ: Trong lần nhân đôi thứ nhất, A bắt cặp với 5-BU thay vì với T như bình thường. Trong lần nhân đôi thứ hai, 5-BU lại bắt cặp với G. Trong lần nhân đôi thứ ba, G bắt cặp đúng với C. Kết quả là cặp A – T ban đầu đã bị thay thế thành cặp G – C.