ほとんどの生物のゲノムはDNAに基づいています。 ただし、インフルエンザやHIVを引き起こすウイルスなど、一部のウイルスには、代わりにRNAベースのゲノムがあります。 一般に、ウイルスRNAゲノムは、DNAに基づくゲノムよりもはるかに変異しやすい傾向があります。 RNAベースのウイルスは薬剤耐性を繰り返し進化させてきたため、この区別は重要です。
RNAウイルスと病気
RNAウイルスの突然変異率は重要です。なぜなら、これらのウイルスは人間の死と病気の面でひどい犠牲をもたらすからです。 たとえば、インフルエンザとHIVは、RNAベースのゲノムを持つウイルスによって引き起こされます。 高い突然変異率は、彼らが新薬に対する耐性を急速に進化させることができることを意味します。 これらのウイルスの特定の集団は、非常に遺伝的に多様です。 これは、例えば、科学者がインフルエンザのワクチンを開発することを非常に困難にします。 インフルエンザウイルスのゲノムは多様であるため、科学者は多くの場合、いくつかのウイルス株のワクチンを組み合わせる必要があります。 また、インフルエンザウイルスのゲノムは絶えず変化するため、あるインフルエンザシーズン中に有効なワクチンは、次のシーズンには無効になる可能性があります。
突然変異率
RNAウイルスの突然変異率が高いため、DNAベースのウイルスよりも急速に進化し、薬剤耐性をより容易に進化させることができます。 RNAウイルスの平均突然変異率はDNAウイルスのそれより約100倍高いと推定されています。 DNAウイルスは、ヒトや他の動物細胞に見られる高度なDNA修復メカニズムを欠いているため、この率は特に高くなります。 RNAウイルスで発生し、ウイルスゲノムのコピーに関与する酵素が、この違いの主な理由です。 これらの酵素には、ほとんどの生物の酵素が持つDNA損傷を認識する組み込み機能がありません。
ウラシルとチミン
RNAとDNAの変異のもう一つの興味深い違いは、塩基のチミン、シトシン、ウラシルであり、通常、DNAコードではT、C、Uとして表されます。 DNAはチミンを使用しますが、RNAは代わりにウラシルを使用します。 シトシンは時々自発的にウラシルに変化することがあります。 DNAでは、DNAには通常ウラシルが含まれていないため、このエラーが検出されます。 細胞には、置換を認識して修正できる酵素があります。 しかし、RNAでは通常シトシンとウラシルの両方の塩基が含まれているため、この種のエラーは検出できません。 そのため、一部の変異はRNAウイルスで認識および修復される可能性が低く、変異率が高くなります。
レトロウイルス
高い突然変異率で知られる別のクラスのウイルスであるレトロウイルスは、HIVやその他の深刻な病気の原因です。 これらのウイルスは、RNAベースのゲノムを取得し、それを使用して宿主細胞内でDNAを作成し、新しいDNAを使用してより多くのウイルスRNAを複製します。 このプロセスはエラーが発生しやすく、異常に高い変異率をもたらします。 たとえば、HIVの変異率は、ゲノムがこのプロセスを経るたびに、塩基対あたり3.4 x 10 ^ -5エラーになります。 レトロウイルスは、他のRNAウイルスを含む他のほとんどのウイルスよりも突然変異率が高くなっています。 その結果、RNAウイルス性疾患は非常に急速に耐性を発現するため、効果的で長期的な治療法を開発することは困難です。
