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NATUREZA, ESTRUTURA E REPLICAÇÃO VIRAL Prof. Juliano Coutinho 1 Vírus • Histórico – 1892 → agente filtrável, pois passava pelo filtro de Chamberland – 1898 → início do uso do termo vírus por Martinus Beijerinck – 1935 → isolamento do vírus da doença do mosaico do tabaco e desenvolvimento do microscópio eletrônico • Vírus são organismos vivos? – Fora das células → estruturas químicas – Dentro das células → replicação viral 2 3 O que são vírus? • Virus são elementos genéticos que conseguem se replicar apenas no interior de uma célula viva, denominada célula hospedeira; • Os vírus possuem seu próprio genoma, e nesse sentido, são independentes do genoma da célula hospedeira. No entanto, os vírus dependem da célula hospedeira para energia, intermediários metabólicos e síntese proteica; • Portanto, são PARASITAS INTRACELULARES OBRIGATÓRIOS. 4 O que são vírus? • Embora os vírus não sejam células, eles possuem um genoma de ácido nucleico que codifica as funções necessárias para sua replicação e uma forma extracelular, denominada vírion, que permite que o vírus viaje de uma célula hospedeira para outra. • Os vírus são incapazes de replicarem-se, a menos que o próprio vírion (ou seu genoma, no caso de vírus bacterianos) penetre em uma célula hospedeira adequada, um processo denominado infecção. 5 Tamanho dos Vírus 6 Estrutura viral • São muito menores que células eucariotas e procariotas • Ao contrário destas, possuem uma estrutura simples e estática • Não possuem metabolismo próprio. Ou seja, dependem da maquinaria celular para a sua replicação • Possuem DNA ou RNA como genoma, mas não possuem ribossomos e outros fatores necessário para a produção de proteínas. Por isso necessitam das funções e do metabolismo celular para produzir suas próprias ptns e multiplicar. 7 8 Vírion • O vírion é uma partícula viral completa, constituída por DNA ou RNA • O vírion de um vírus consiste em um envoltório proteico, o capsídeo, que contém o genoma viral • A maioria dos vírus bacterianos são nus, sem camadas adicionais, enquanto muitos vírus de animais contêm uma camada externa consistindo de proteínas e lipídeos, denominada de envelope 9 10 11 12 Tipos de estruturas 13 Tipos de estruturas 14 Tipos de estruturas • Capsídeo construído por CAPSÔMEROS que se ligam formando um sólido geométrico (icosaedro) • As subunidades do Capsídeo estão localizadas ao redor dos vértices ou faces do icosaedro • Um icosaedro é formado por 20 triângulos equiláteros organizados sobre a face de uma esfera Capsídeo icosaédrico 15 16 17 Genoma viral 18 Genoma viral • O genoma viral, ácido ribonucleico (RNA) ou desoxirribonucleico (DNA), codifica as informações mínimas para: – Assegurar a sua replicação; – Empacotar o seu genoma – Subverter funções celulares em seu benefício • Alguns vírus infectam células procariotas (bacteriófagos); outros infectam células eucariotas. • Alguns vírus destroem as células infectadas, produzindo enfermidades; outros persistem em estado latente ou persistente na célula; e outros podem causar transformações tumoral nas células infectadas. 19 20 Classificação viral 21 Princípios da replicação viral Os ciclos replicativos dos vírus variam de acordo com: • Duração • Local da multiplicação • Destino da célula infectada • Produtividade viral 22 Princípios da replicação viral • O ciclo replicativo de todos os vírus contém as seguintes etapas: 1. Adsorção/ligação 2. Penetração 3. Desnudamento (se necessário) 4. Biossintese (síntese proteíca) 5. Morfogênese (replicação do genoma) 6. Montagem e egresso ou liberação 23 Princípios da Replicação Viral https://www.youtube.com/watch?v=ai-GtpXGP9Y&ab_channel=hepcoral 24 25 Replicação viral 1 - Adsorção • Espectro de hospedeiros • Tropismo • Patogenia Contato inicial promovido pelas proteínas virais e receptores da célula hospedeira. Essa etapa define: 26 2 - Penetração 28 2 - Penetração 29 2 - Penetração 30 3 - Desnudamento 31 A etapa de desnudamento ocorre, em muitos casos, simultaneamente à penetração, e consiste na degradação do capsídeo/nucleocapsídeo viral seguido da exposição do material genético do vírus no respectivo sítio replicativo 32 4 - Biossíntese 33 Para conseguir expressão, replicação e o “alastramento” de seus genes, os diferentes vírus evoluíram muitas estratégias genéticas e bioquímicas diferentes, dependendo de fatores tais como: • Natureza do material genético viral • Características fisiológico-bioquímicas da célula hospedeira • Sítio de replicação intracelular 34 C la s s e I 35 C la s s e V 36 Classe VI 37 Importância da Expressão Gênica/Biossíntese Deve subverter as funções celulares Inibição da transcrição celular Inibição do processamento/transporte de mRNA celular Degradação do mRNA celular Inibição seletiva da tradução do mRNA Facilitar a utilização de mRNA viral 38 5 - Morfogênese 39 Conceito: Montagem das subunidades proteicas (e dos componentes da membrana no caso dos vírus envelopados) e empacotamento do ácido nucléico viral, com formação de novas partículas virais completas em um determinado sítio da célula. 5 - Morfogênese 40 Vírus envelopados: Vírus não são capazes de sintetizar lipídeos. Assim envelopes devem ser adquiridos de compartimentos membranosos da célula (previamente modificados por proteínas virais) Montagem dos Vírus 41 • Ocorre no final do ciclo de replicação • O vírus adquire a capacidade infectiva, ou seja, ocorre a maturação das partículas • Nos vírus envelopados ocorre a aquisição do envelope 6 - Liberação 42 • Na replicação dos vírus sem envelope, milhares de vírion recém formados são liberados pela morte e lise celular. • Nos vírus envelopados, a progênie viral é liberada através de brotamento, sem necessariamente implicar em morte celular. No entanto, muitos vírus envelopados também podem ser liberados pela morte e desintegração da célula. • O processo de liberação está intimamente relacionado com as características biológicas do vírus – Envelopado x Não-envelopado – Lítico x Lisogênico – Sítio de Replicação celular Maturação • Aquisição da capacidade infectiva • Principalmente não envelopados • Citoplasmática ou nuclear • Maturação antes do egresso Intracelular • Glicoproteínas nas membranas celulares • Não tem progênie viral infectiva no interior da célula Brotamento 43 Fonte: Flores (2007)44 Fonte: Flores (2007)45 Egresso 46 Lítico X Lisogênico 47 48 49 50 Slide 1: NATUREZA, ESTRUTURA E REPLICAÇÃO VIRAL Slide 2: Vírus Slide 3: O que são vírus? Slide 4: O que são vírus? Slide 5: Tamanho dos Vírus Slide 6: Estrutura viral Slide 7 Slide 8: Vírion Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12: Tipos de estruturas Slide 13: Tipos de estruturas Slide 14: Tipos de estruturas Slide 15 Slide 16 Slide 17: Genoma viral Slide 18: Genoma viral Slide 19 Slide 20: Classificação viral Slide 21: Princípios da replicação viral Slide 22: Princípios da replicação viral Slide 23: Princípios da Replicação Viral Slide 24 Slide 25: Replicação viral Slide 26: 1 - Adsorção Slide 28: 2 - Penetração Slide 29: 2 - Penetração Slide 30: 2 - Penetração Slide 31: 3 - Desnudamento Slide 32 Slide 33: 4 - Biossíntese Slide 34 Slide 35: Classe I Slide 36: Classe V Slide 37: Classe VI Slide 38: Importância da Expressão Gênica/Biossíntese Slide 39: 5 - Morfogênese Slide 40: 5 - Morfogênese Slide 41: Montagem dos Vírus Slide 42: 6 - Liberação Slide 43: Maturação Slide 44 Slide 45 Slide 46: Egresso Slide 47: Lítico X Lisogênico Slide 48 Slide 49 Slide 50