Mutația ARN vs. Mutația ADN

Genomul majorității organismelor se bazează pe ADN. Unii viruși, cum ar fi cei care cauzează gripa și HIV, au totuși genomi pe bază de ARN. În general, genomii ARN virali sunt mult mai predispuși la mutații decât cei bazați pe ADN. Această distincție este importantă, deoarece virușii pe bază de ARN au dezvoltat în mod repetat rezistența la medicamente.

Ratele de mutație în virusurile ARN sunt importante, deoarece acești viruși provoacă un bilanț teribil în ceea ce privește moartea și boala umană. Gripa și HIV, de exemplu, sunt cauzate de viruși cu genomi pe bază de ARN. Rata mare de mutații înseamnă că pot evolua rapid rezistența la medicamente noi. Orice populație dată a acestor viruși este foarte diversă genetic. Acest lucru face foarte dificil pentru oamenii de știință să dezvolte vaccinuri împotriva gripei, de exemplu. Deoarece genomul virusului gripal este divers, oamenii de știință trebuie adesea să combine vaccinuri pentru mai multe tulpini virale. Și, deoarece genomul virusului gripal se schimbă constant, vaccinurile care sunt eficiente în timpul unui sezon gripal ar putea fi ineficiente în următorul.

Ratele mai mari de mutație în virusurile ARN asigură că acestea evoluează mai rapid și ar putea evolua rezistența la medicamente mai ușor decât virusurile pe bază de ADN. Ratele medii de mutație în virusurile ARN sunt estimate a fi de aproximativ 100 de ori mai mari decât cele pentru virusurile ADN. Această rată este deosebit de mare, deoarece virușii ADN nu au mecanismele sofisticate de reparare a ADN găsite în celulele umane și alte celule animale. Enzimele care apar în virusurile ARN și participă la copierea genomilor virali este un motiv cheie pentru această diferență. Aceste enzime nu dispun de capacitățile încorporate de a recunoaște daunele ADN pe care le au enzimele din majoritatea organismelor.

O altă diferență interesantă între mutațiile ARN și ADN implică bazele timină, citozină și uracil, reprezentate în mod tipic ca T, C și U în codul ADN. ADN folosește timina, în timp ce ARN folosește uracil în loc. Citozina se poate schimba uneori spontan în uracil. În ADN, această eroare va fi detectată deoarece ADN-ul nu conține de obicei uracil; celula are enzime care pot recunoaște și remedia substituția. Cu toate acestea, în ARN, acest tip de eroare nu poate fi detectat deoarece ARN conține în mod obișnuit atât citozină, cât și baze uracil. Deci, unele mutații sunt mai puțin susceptibile de a fi recunoscute și reparate în virusurile ARN, iar rata mutației crește.

Retrovirusii, o altă clasă de viruși cunoscuți pentru ratele lor ridicate de mutație, sunt cauzele HIV și ale altor boli grave. Acești viruși își iau genomul pe bază de ARN, îl utilizează pentru a produce ADN într-o celulă gazdă și folosesc noul ADN pentru a reproduce mai mult ARN viral. Acest proces este predispus la erori și are ca rezultat o rată de mutație neobișnuit de mare. HIV, de exemplu, are o rată de mutație de 3,4 x 10 ^ -5 erori pe pereche de baze de fiecare dată când genomul său trece prin acest proces. Retrovirusurile au rate de mutație mai mari decât majoritatea celorlalți viruși, inclusiv alți viruși ARN. Ca rezultat, este dificil să dezvolți tratamente eficiente și de lungă durată pentru bolile virale ale ARN, deoarece acestea dezvoltă rezistență atât de rapid.