RNA-mutasjon vs. DNA-mutasjon

Genomene til de fleste organismer er basert på DNA. Noen virus som de som forårsaker influensa og HIV, har imidlertid RNA-baserte genomer i stedet. Generelt er virale RNA-genomer mye mer utsatt for mutasjoner enn de som er basert på DNA. Dette skillet er viktig fordi RNA-baserte virus gjentatte ganger har utviklet resistens mot medisiner.

Mutasjonsrater i RNA-virus er viktige fordi disse virusene forårsaker en forferdelig toll når det gjelder menneskelig død og sykdom. Influensa og HIV er for eksempel forårsaket av virus med RNA-baserte genomer. Den høye mutasjonsfrekvensen betyr at de raskt kan utvikle resistens mot nye medisiner. Enhver gitt populasjon av disse virusene er veldig genetisk mangfoldig. Dette gjør det veldig vanskelig for forskere å utvikle vaksiner mot for eksempel influensa. Fordi genomet til influensavirus er mangfoldig, må forskere ofte kombinere vaksiner for flere virusstammer. Og fordi influensavirusgenomet endrer seg kontinuerlig, kan vaksiner som er effektive i løpet av en influenssesong være ineffektive den neste.

De høyere mutasjonshastighetene i RNA-virus sørger for at de utvikler seg raskere og kan utvikle resistens mot medisiner lettere enn DNA-baserte virus. Gjennomsnittlig mutasjonshastighet i RNA-virus er estimert til å være omtrent 100 ganger høyere enn for DNA-virus. Denne frekvensen er spesielt høy fordi DNA-virus mangler de sofistikerte DNA-reparasjonsmekanismene som finnes i humane og andre dyreceller. Enzymene som forekommer i RNA-virus og deltar i kopiering av virale genomer er en viktig årsak til denne forskjellen. Disse enzymene mangler de innebygde mulighetene for å gjenkjenne DNA-skade som enzymer i de fleste organismer har.

En annen interessant forskjell mellom RNA- og DNA-mutasjoner involverer basene tymin, cytosin og uracil, vanligvis representert som T, C og U i DNA-koden. DNA bruker tymin, mens RNA bruker uracil i stedet. Cytosin kan noen ganger spontant skifte til uracil. I DNA vil denne feilen bli oppdaget fordi DNA vanligvis ikke inneholder uracil; cellen har enzymer som kan gjenkjenne og fikse substitusjonen. I RNA kan imidlertid ikke denne typen feil oppdages fordi RNA vanligvis inneholder både cytosin- og uracilbaser. Så det er mindre sannsynlig at noen mutasjoner blir gjenkjent og reparert i RNA-virus, og mutasjonshastigheten øker.

Retrovirus, en annen virusklasse som er kjent for sin høye mutasjonsrate, er årsakene til HIV og andre alvorlige sykdommer. Disse virusene tar sitt RNA-baserte genom, bruker det til å lage DNA i en vertscelle og bruker det nye DNAet til å replikere mer viralt RNA. Denne prosessen er utsatt for feil og resulterer i en uvanlig høy mutasjonsrate. HIV har for eksempel en mutasjonsrate på 3,4 x 10 ^ -5 feil per basepar hver gang genomet går gjennom denne prosessen. Retrovirus har høyere mutasjonshastigheter enn de fleste andre virus, inkludert andre RNA-virus. Som et resultat er det vanskelig å utvikle effektive, langvarige behandlinger for RNA-virussykdommer fordi de utvikler resistens så raskt.