Mutazione dell'RNA vs. mutazione del DNA

I genomi della maggior parte degli organismi sono basati sul DNA. Alcuni virus come quelli che causano l'influenza e l'HIV, tuttavia, hanno invece genomi basati sull'RNA. In generale, i genomi dell'RNA virale sono molto più soggetti a mutazioni rispetto a quelli basati sul DNA. Questa distinzione è importante perché i virus a base di RNA hanno ripetutamente sviluppato una resistenza ai farmaci.

I tassi di mutazione nei virus a RNA sono importanti perché questi virus causano un terribile tributo in termini di morte e malattie umane. L'influenza e l'HIV, ad esempio, sono causati da virus con genomi basati su RNA. L'alto tasso di mutazione significa che possono evolvere rapidamente la resistenza a nuovi farmaci. Ogni data popolazione di questi virus è molto diversificata geneticamente. Ciò rende molto difficile per gli scienziati sviluppare vaccini per l'influenza, ad esempio. Poiché il genoma del virus dell'influenza è vario, gli scienziati devono spesso combinare i vaccini per diversi ceppi virali. E, poiché il genoma del virus dell'influenza cambia costantemente, i vaccini che sono efficaci durante una stagione influenzale potrebbero essere inefficaci nella successiva.

I tassi di mutazione più elevati nei virus a RNA assicurano che si evolvano più rapidamente e potrebbero sviluppare una resistenza ai farmaci più prontamente rispetto ai virus a base di DNA. Si stima che i tassi medi di mutazione nei virus a RNA siano circa 100 volte superiori a quelli dei virus a DNA. Questo tasso è particolarmente alto perché i virus del DNA mancano dei sofisticati meccanismi di riparazione del DNA che si trovano nelle cellule umane e in altre cellule animali. Gli enzimi che si verificano nei virus a RNA e partecipano alla copia dei genomi virali sono una delle ragioni principali di questa differenza. Questi enzimi non hanno le capacità integrate per riconoscere il danno al DNA che gli enzimi nella maggior parte degli organismi hanno.

Un'altra interessante differenza tra le mutazioni dell'RNA e del DNA riguarda le basi timina, citosina e uracile, tipicamente rappresentate come T, C e U nel codice del DNA. Il DNA usa la timina, mentre l'RNA usa invece l'uracile. La citosina a volte può trasformarsi spontaneamente in uracile. Nel DNA, questo errore verrà rilevato perché il DNA normalmente non contiene uracile; la cellula possiede enzimi in grado di riconoscere e fissare la sostituzione. Nell'RNA, tuttavia, questo tipo di errore non può essere rilevato perché l'RNA normalmente contiene sia citosina che basi di uracile. Quindi, alcune mutazioni hanno meno probabilità di essere riconosciute e riparate nei virus a RNA e il tasso di mutazione aumenta.

I retrovirus, un'altra classe di virus noti per i loro alti tassi di mutazione, sono le cause dell'HIV e di altre gravi malattie. Questi virus prendono il loro genoma basato sull'RNA, lo usano per creare il DNA all'interno di una cellula ospite e usano il nuovo DNA per replicare più RNA virale. Questo processo è soggetto a errori e si traduce in un tasso di mutazione insolitamente alto. L'HIV, ad esempio, ha un tasso di mutazione di 3,4 x 10^-5 errori per coppia di basi ogni volta che il suo genoma passa attraverso questo processo. I retrovirus hanno tassi di mutazione più elevati rispetto alla maggior parte degli altri virus, inclusi altri virus a RNA. Di conseguenza, è difficile sviluppare trattamenti efficaci e di lunga durata per le malattie virali a RNA perché sviluppano resistenza così rapidamente.