RNA-mutation vs. DNA-mutation

Genomet hos de flesta organismer är baserat på DNA. Vissa virus som de som orsakar influensa och HIV har emellertid RNA-baserade genom istället. I allmänhet är virala RNA-genom mycket mer mutationsbenägna än de som är baserade på DNA. Denna skillnad är viktig eftersom RNA-baserade virus upprepade gånger har utvecklat resistens mot läkemedel.

Mutationshastigheter i RNA-virus är viktiga eftersom dessa virus orsakar en fruktansvärd avgift när det gäller mänsklig död och sjukdom. Influensan och HIV orsakas till exempel av virus med RNA-baserade genom. Den höga mutationshastigheten innebär att de snabbt kan utveckla resistens mot nya läkemedel. Varje given population av dessa virus är mycket genetiskt olika. Detta gör det mycket svårt för forskare att till exempel utveckla vacciner mot influensa. Eftersom genomet av influensavirus är olika måste forskare ofta kombinera vacciner för flera virala stammar. Och eftersom influensavirusgenomet förändras ständigt kan vacciner som är effektiva under en influensasäsong vara ineffektiva nästa.

De högre mutationshastigheterna i RNA-virus säkerställer att de utvecklas snabbare och kan utveckla resistens mot läkemedel lättare än DNA-baserade virus. Genomsnittliga mutationshastigheter i RNA-virus uppskattas vara cirka 100 gånger högre än för DNA-virus. Denna hastighet är särskilt hög eftersom DNA-virus saknar de sofistikerade DNA-reparationsmekanismer som finns i humana och andra djurceller. Enzymerna som förekommer i RNA-virus och deltar i kopiering av virala genomer är en viktig orsak till denna skillnad. Dessa enzymer saknar de inbyggda funktionerna för att känna igen DNA-skador som enzymer i de flesta organismer har.

En annan intressant skillnad mellan RNA- och DNA-mutationer involverar baserna tymin, cytosin och uracil, typiskt representerade som T, C och U i DNA-koden. DNA använder tymin, medan RNA använder uracil istället. Cytosin kan ibland spontant byta till uracil. I DNA kommer detta fel att upptäckas eftersom DNA vanligtvis inte innehåller uracil; cellen har enzymer som kan känna igen och fixera substitutionen. I RNA kan denna typ av fel emellertid inte detekteras eftersom RNA vanligtvis innehåller både cytosin- och uracilbaser. Så det är mindre troligt att vissa mutationer känns igen och repareras i RNA-virus, och mutationshastigheten ökar.

Retrovirus, en annan klass av virus som är känd för sin höga mutationshastighet, är orsakerna till HIV och andra allvarliga sjukdomar. Dessa virus tar sitt RNA-baserade genom, använder det för att skapa DNA i en värdcell och använder det nya DNA för att replikera mer viralt RNA. Denna process är felbenägen och resulterar i en ovanligt hög mutationshastighet. HIV har till exempel en mutationshastighet på 3,4 x 10 ^ -5 fel per baspar varje gång dess genom genomgår denna process. Retrovirus har högre mutationshastigheter än de flesta andra virus, inklusive andra RNA-virus. Som ett resultat är det svårt att utveckla effektiva, långvariga behandlingar för RNA-virussjukdomar eftersom de utvecklar resistens så snabbt.