RNA-mutation vs. DNA-mutation

Genomerne for de fleste organismer er baseret på DNA. Nogle vira, såsom dem, der forårsager influenza og HIV, har imidlertid RNA-baserede genomer i stedet. Generelt er virale RNA-genomer meget mere udsat for mutationer end dem, der er baseret på DNA. Denne skelnen er vigtig, fordi RNA-baserede vira gentagne gange har udviklet resistens over for stoffer.

Mutationshastigheder i RNA-vira er vigtige, fordi disse vira forårsager en frygtelig vejafgift med hensyn til menneskelig død og sygdom. Influenza og HIV er for eksempel forårsaget af vira med RNA-baserede genomer. Den høje mutationshastighed betyder, at de hurtigt kan udvikle resistens over for nye lægemidler. Enhver given population af disse vira er meget genetisk forskellig. Dette gør det meget vanskeligt for forskere at udvikle f.eks. Vacciner mod influenza. Fordi influenza-virusgenomet er forskelligt, skal forskere ofte kombinere vacciner til flere virale stammer. Og fordi influenza-virusgenomet ændrer sig konstant, kan vacciner, der er effektive i en influenzasæson, være ineffektive den næste.

De højere mutationshastigheder i RNA-vira sikrer, at de udvikler sig hurtigere og kan udvikle resistens over for lægemidler lettere end DNA-baserede vira. Gennemsnitlige mutationshastigheder i RNA-vira estimeres til at være ca. 100 gange højere end for DNA-vira. Denne hastighed er især høj, fordi DNA-vira mangler de sofistikerede DNA-reparationsmekanismer, der findes i humane og andre dyreceller. Enzymerne, der forekommer i RNA-vira og deltager i kopiering af virale genomer, er en vigtig årsag til denne forskel. Disse enzymer mangler de indbyggede muligheder for at genkende DNA-skader, som enzymer i de fleste organismer har.

En anden interessant forskel mellem RNA- og DNA-mutationer involverer baserne thymin, cytosin og uracil, typisk repræsenteret som T, C og U i DNA-koden. DNA bruger thymin, mens RNA bruger uracil i stedet. Cytosin kan undertiden spontant skifte til uracil. I DNA vil denne fejl blive detekteret, fordi DNA normalt ikke indeholder uracil; cellen har enzymer, der kan genkende og rette substitutionen. I RNA kan denne type fejl imidlertid ikke detekteres, fordi RNA normalt indeholder både cytosin- og uracilbaser. Så nogle mutationer genkendes og repareres mindre sandsynligt i RNA-vira, og mutationshastigheden stiger.

Retrovira, en anden klasse vira kendt for deres høje mutationshastigheder, er årsagerne til HIV og andre alvorlige sygdomme. Disse vira tager deres RNA-baserede genom, bruger det til at fremstille DNA i en værtscelle og bruger det nye DNA til at replikere mere viralt RNA. Denne proces er udsat for fejl og resulterer i en usædvanlig høj mutationshastighed. HIV har for eksempel en mutationshastighed på 3,4 x 10 ^ -5 fejl pr. Basepar, hver gang dets genom gennemgår denne proces. Retrovira har højere mutationshastigheder end de fleste andre vira, herunder andre RNA-vira. Som et resultat er det svært at udvikle effektive, langvarige behandlinger for RNA-virussygdomme, fordi de udvikler resistens så hurtigt.