Mutace RNA vs. Mutace DNA

Genomy většiny organismů jsou založeny na DNA. Některé viry, jako jsou viry, které způsobují chřipku a HIV, mají místo toho genomy založené na RNA. Obecně jsou virové RNA genomy mnohem náchylnější k mutacím než genomy založené na DNA. Toto rozlišení je důležité, protože viry na bázi RNA opakovaně vyvinuly rezistenci na léky.

Rychlost mutací v RNA virech je důležitá, protože tyto viry způsobují strašnou daň, pokud jde o lidskou smrt a nemoci. Například chřipka a HIV jsou způsobeny viry s genomy na bázi RNA. Vysoká rychlost mutací znamená, že si mohou rychle vyvinout rezistenci na nové léky. Každá daná populace těchto virů je velmi geneticky rozmanitá. To velmi ztěžuje vědcům například vývoj vakcín proti chřipce. Protože genom viru chřipky je různorodý, musí vědci často kombinovat vakcíny pro několik virových kmenů. A protože genom viru chřipky se neustále mění, vakcíny, které jsou účinné během jedné chřipkové sezóny, mohou být následující neúčinné.

Vyšší rychlosti mutací v RNA virech zajišťují, že se vyvíjejí rychleji a mohou rychleji vyvinout rezistenci na léky než viry na bázi DNA. Průměrné rychlosti mutací u RNA virů se odhadují asi stokrát vyšší než u DNA virů. Tato rychlost je obzvláště vysoká, protože DNA virům chybí sofistikované mechanismy opravy DNA, které se nacházejí v lidských a jiných zvířecích buňkách. Enzymy, které se vyskytují v RNA virech a podílejí se na kopírování virových genomů, jsou klíčovým důvodem tohoto rozdílu. Tyto enzymy postrádají vestavěné schopnosti rozpoznat poškození DNA, které mají enzymy ve většině organismů.

Další zajímavý rozdíl mezi mutacemi RNA a DNA zahrnuje báze thyminu, cytosinu a uracilu, které jsou v kódu DNA obvykle reprezentovány jako T, C a U. DNA používá tymin, zatímco RNA místo toho uracil. Cytosin se někdy může spontánně změnit na uracil. V DNA bude tato chyba detekována, protože DNA obvykle neobsahuje uracil; buňka má enzymy, které dokážou rozpoznat a opravit substituci. V RNA však tento druh chyby nelze detekovat, protože RNA obvykle obsahuje cytosinové i uracilové báze. U některých mutací je tedy méně pravděpodobné, že budou rozpoznány a opraveny u RNA virů, a rychlost mutací se zvýší.

Retroviry, další třída virů známá svou vysokou rychlostí mutací, jsou příčinou HIV a dalších závažných onemocnění. Tyto viry berou svůj genom na bázi RNA, používají jej k výrobě DNA v hostitelské buňce a pomocí nové DNA replikují více virové RNA. Tento proces je náchylný k chybám a vede k neobvykle vysoké rychlosti mutace. Například HIV má mutační rychlost 3,4 x 10 ^ -5 chyb na pár bází pokaždé, když jeho genom projde tímto procesem. Retroviry mají vyšší míru mutace než většina ostatních virů, včetně jiných RNA virů. Ve výsledku je obtížné vyvinout účinnou a dlouhodobou léčbu virových onemocnění RNA, protože si tak rychle vyvinou rezistenci.