เทียบกับการกลายพันธุ์ของ RNA การกลายพันธุ์ของดีเอ็นเอ

จีโนมของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่มีพื้นฐานมาจากดีเอ็นเอ อย่างไรก็ตาม ไวรัสบางชนิด เช่น ไวรัสที่ทำให้เกิดไข้หวัดใหญ่และเอชไอวี มีจีโนมที่มีอาร์เอ็นเอเป็นพื้นฐานแทน โดยทั่วไป จีโนม RNA ของไวรัสมีแนวโน้มที่จะกลายพันธุ์มากกว่ายีนที่อาศัย DNA ความแตกต่างนี้มีความสำคัญเนื่องจากไวรัสที่มีอาร์เอ็นเอมีการพัฒนาการดื้อยาซ้ำแล้วซ้ำเล่า

อัตราการกลายพันธุ์ในไวรัสอาร์เอ็นเอมีความสำคัญเนื่องจากไวรัสเหล่านี้ก่อให้เกิดจำนวนผู้เสียชีวิตและโรคร้ายแรง ตัวอย่างเช่น ไข้หวัดใหญ่และเอชไอวีเกิดจากไวรัสที่มีจีโนมที่มีอาร์เอ็นเอเป็นพื้นฐาน อัตราการกลายพันธุ์ที่สูงหมายความว่าพวกเขาสามารถพัฒนาความต้านทานต่อยาใหม่ได้อย่างรวดเร็ว ประชากรของไวรัสเหล่านี้มีความหลากหลายทางพันธุกรรมมาก ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถพัฒนาวัคซีนสำหรับไข้หวัดใหญ่ได้ยากมาก เนื่องจากจีโนมของไวรัสไข้หวัดใหญ่มีความหลากหลาย นักวิทยาศาสตร์จึงต้องรวมวัคซีนสำหรับไวรัสหลายสายพันธุ์ และเนื่องจากจีโนมของไวรัสไข้หวัดใหญ่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา วัคซีนที่มีผลในช่วงไข้หวัดใหญ่ช่วงหนึ่งอาจไม่ได้ผลในครั้งต่อไป

อัตราการกลายพันธุ์ที่สูงขึ้นในไวรัสอาร์เอ็นเอทำให้มั่นใจได้ว่าพวกมันวิวัฒนาการได้รวดเร็วขึ้น และสามารถพัฒนาความต้านทานต่อยาได้ง่ายกว่าไวรัสที่มี DNA เป็นหลัก อัตราการกลายพันธุ์โดยเฉลี่ยในไวรัส RNA นั้นคาดว่าจะสูงกว่าไวรัส DNA ประมาณ 100 เท่า อัตรานี้สูงเป็นพิเศษเนื่องจากไวรัสดีเอ็นเอขาดกลไกการซ่อมแซมดีเอ็นเอที่ซับซ้อนที่พบในเซลล์ของมนุษย์และสัตว์อื่นๆ เอนไซม์ที่เกิดขึ้นในไวรัสอาร์เอ็นเอและมีส่วนร่วมในการคัดลอกจีโนมของไวรัสเป็นสาเหตุสำคัญของความแตกต่างนี้ เอนไซม์เหล่านี้ขาดความสามารถในตัวที่จะรับรู้ความเสียหายของดีเอ็นเอที่เอนไซม์ในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่มี

ความแตกต่างที่น่าสนใจอีกประการหนึ่งระหว่างการกลายพันธุ์ของ RNA และการกลายพันธุ์ของ DNA นั้นเกี่ยวข้องกับเบสไทมีน ไซโตซีน และยูราซิล ซึ่งโดยทั่วไปจะแสดงเป็น T, C และ U ในรหัสดีเอ็นเอ DNA ใช้ไทมีน ในขณะที่ RNA ใช้ยูราซิลแทน Cytosine บางครั้งสามารถเปลี่ยนเป็น uracil ได้เองตามธรรมชาติ ใน DNA ข้อผิดพลาดนี้จะถูกตรวจพบเนื่องจากปกติแล้ว DNA ไม่มียูราซิล เซลล์มีเอ็นไซม์ที่สามารถรับรู้และแก้ไขการทดแทนได้ อย่างไรก็ตาม ใน RNA ข้อผิดพลาดประเภทนี้ไม่สามารถตรวจพบได้ เนื่องจากโดยปกติแล้ว RNA จะมีทั้งฐานของไซโตซีนและยูราซิล ดังนั้น การกลายพันธุ์บางอย่างจึงมีโอกาสน้อยที่จะรับรู้และซ่อมแซมในไวรัสอาร์เอ็นเอ และอัตราการกลายพันธุ์ก็เพิ่มขึ้น

Retroviruses ซึ่งเป็นไวรัสอีกประเภทหนึ่งที่ขึ้นชื่อเรื่องอัตราการกลายพันธุ์สูง เป็นสาเหตุของเอชไอวีและโรคร้ายแรงอื่นๆ ไวรัสเหล่านี้ใช้จีโนมที่มี RNA เป็นหลัก ใช้เพื่อสร้าง DNA ภายในเซลล์เจ้าบ้าน และใช้ DNA ใหม่เพื่อทำซ้ำ RNA ของไวรัสมากขึ้น กระบวนการนี้มักเกิดข้อผิดพลาดและส่งผลให้อัตราการกลายพันธุ์สูงผิดปกติ ตัวอย่างเช่น เอชไอวีมีอัตราการกลายพันธุ์ของข้อผิดพลาด 3.4 x 10^-5 ต่อคู่เบสในแต่ละครั้งที่จีโนมของมันผ่านกระบวนการนี้ Retroviruses มีอัตราการกลายพันธุ์ที่สูงกว่าไวรัสอื่นๆ ส่วนใหญ่ รวมถึงไวรัส RNA อื่นๆ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะพัฒนาวิธีการรักษาที่มีประสิทธิผลและยาวนานสำหรับโรคไวรัสอาร์เอ็นเอ เพราะพวกเขาพัฒนาการดื้อยาอย่างรวดเร็ว