Le mutazioni nel gene HBB causano la malattia a cellule falciformi. Il gene HBB fornisce istruzioni per fare una parte dell’emoglobina. L’emoglobina 
è costituita da quattro subunità proteiche, in genere due subunità chiamate alfa-globina e due subunità chiamate beta-globina. Il gene HBB fornisce istruzioni per la produzione di beta-globina. Varie versioni di beta-globina derivano da diverse mutazioni nel gene HBB. Una particolare mutazione del gene HBB produce una versione anormale della beta-globina nota come emoglobina S (HbS)., Altre mutazioni nel gene HBB portano a ulteriori versioni anormali di beta-globina come l’emoglobina C (HbC) e l’emoglobina E (HbE). Le mutazioni del gene HBB possono anche causare un livello insolitamente basso di beta-globina; questa anomalia è chiamata beta talassemia.
Nelle persone con anemia falciforme, almeno una delle subunità beta-globina nell’emoglobina viene sostituita con emoglobina S. Nell’anemia falciforme (chiamata anche anemia falciforme omozigote), che è la forma più comune di anemia falciforme, l’emoglobina S sostituisce entrambe le subunità beta-globina nell’emoglobina., In altri tipi di anemia falciforme, una sola subunità beta-globina nell’emoglobina viene sostituita con l’emoglobina S. L’altra subunità beta-globina viene sostituita con una diversa variante anormale, come l’emoglobina C. Ad esempio, le persone con anemia falciforme C (HbSC) hanno molecole di emoglobina con emoglobina S ed emoglobina C invece di beta-globina. Se le mutazioni che producono emoglobina S e beta talassemia si verificano insieme, gli individui hanno la malattia di emoglobina S-beta talassemia (HbSBetaThal).
Versioni anormali di beta-globina possono distorcere i globuli rossi in una forma a falce., I globuli rossi a forma di falce muoiono prematuramente, il che può portare all’anemia. A volte le cellule inflessibili a forma di falce si bloccano nei piccoli vasi sanguigni e possono causare gravi complicazioni mediche.