Mutácia RNA vs. Mutácia DNA

Genómy väčšiny organizmov sú založené na DNA. Niektoré vírusy, ako napríklad vírusy, ktoré spôsobujú chrípku a HIV, majú namiesto toho genómy založené na RNA. Všeobecne sú vírusové RNA genómy oveľa náchylnejšie na mutácie ako tie, ktoré sú založené na DNA. Toto rozlíšenie je dôležité, pretože vírusy na báze RNA si opakovane vyvinuli rezistenciu na lieky.

Rýchlosti mutácií v RNA vírusoch sú dôležité, pretože tieto vírusy spôsobujú strašnú daň z hľadiska ľudskej smrti a chorôb. Napríklad chrípka a HIV sú vírusy s genómami na báze RNA. Vysoká miera mutácií znamená, že si môžu rýchlo vyvinúť rezistenciu na nové lieky. Akákoľvek daná populácia týchto vírusov je veľmi geneticky rozmanitá. To vedcom veľmi sťažuje vývoj napríklad vakcín proti chrípke. Pretože genóm vírusu chrípky je rôznorodý, vedci musia často kombinovať vakcíny proti niekoľkým vírusovým kmeňom. A pretože genóm vírusu chrípky sa neustále mení, vakcíny účinné počas jednej chrípkovej sezóny môžu byť v nasledujúcom období neúčinné.

Vyššia miera mutácií v RNA vírusoch zaisťuje ich rýchlejší vývoj a ľahší vývoj rezistencie na lieky ako vírusy založené na DNA. Priemerná miera mutácií v RNA vírusoch sa odhaduje na asi 100-krát vyššiu hodnotu ako v prípade DNA vírusov. Táto miera je obzvlášť vysoká, pretože DNA vírusom chýbajú sofistikované mechanizmy opravy DNA, ktoré sa nachádzajú v ľudských a iných živočíšnych bunkách. Kľúčovým dôvodom tohto rozdielu sú enzýmy, ktoré sa vyskytujú v RNA vírusoch a podieľajú sa na kopírovaní vírusových genómov. Tieto enzýmy nemajú zabudovanú schopnosť rozpoznávať poškodenie DNA, ktoré majú enzýmy vo väčšine organizmov.

Ďalším zaujímavým rozdielom medzi mutáciami RNA a DNA sú bázy tymín, cytozín a uracil, ktoré sú v kóde DNA zvyčajne reprezentované ako T, C a U. DNA používa tymín, zatiaľ čo RNA používa uracil. Cytozín sa niekedy môže spontánne zmeniť na uracil. V DNA bude táto chyba zistená, pretože DNA obyčajne neobsahuje uracil; bunka má enzýmy, ktoré dokážu rozpoznať a opraviť substitúciu. V RNA však tento druh chyby nemožno detekovať, pretože RNA obyčajne obsahuje bázu cytozínu aj uracilu. Niektoré mutácie sú teda v RNA vírusoch menej pravdepodobne rozpoznateľné a opravené a rýchlosť mutácií sa zvyšuje.

Retrovírusy, ďalšia skupina vírusov známa svojou vysokou rýchlosťou mutácií, sú pôvodcami HIV a iných závažných chorôb. Tieto vírusy vezmú svoj genóm na báze RNA, použijú ho na výrobu DNA v hostiteľskej bunke a novú DNA použijú na replikáciu vírusovej RNA. Tento proces je náchylný na chyby a vedie k neobvykle vysokej miere mutácií. Napríklad vírus HIV má mieru mutácie 3,4 x 10 ^ -5 chýb na pár báz zakaždým, keď jeho genóm prechádza týmto procesom. Retrovírusy majú vyššiu mieru mutácií ako väčšina ostatných vírusov, vrátane iných RNA vírusov. Vo výsledku je ťažké vyvinúť účinné a dlhotrvajúce spôsoby liečby vírusových chorôb RNA, pretože sa u nich rýchlo vyvinie rezistencia.