Introdução à Virologia: Propriedades e Estrutura dos Vírus

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Ana Carolina Simões – MED 105 – Aula Micro 02/05/2022 
Virologia 
Introdução 
 São parasitas intracelulares obrigatórios, menores agentes infecciosos e contêm apenas um tipo de 
ácido nucléico (RNA ou DNA) como genoma 
 Nem sempre são considerados seres vivos, pois não possuem uma estrutura própria, precisando de uma 
célula hospedeira para poder se replicar, ou seja, o seu genoma viral contém informações insuficientes 
para garantir a sua replicação de forma independente, necessitando dessas células para a sua reprodução 
 A forma infecciosa é denominada vírion, que é um material genético envolto por uma capa proteica 
(capsídio) 
 Os vírus são inertes no ambiente extracelular, replicando-se apenas em células vivas e sendo parasitos 
em nível genético 
 Na ausência de uma célula onde possam se multiplicar os vírus não existem, por serem 
metabolicamente inertes 
 Utilizam a maquinaria metabólica (aparato enzimático) codificada pela célula hospedeira para 
produção de estruturas e material genético viral 
 
 Os vírus estão entre os “microrganismos“ mais numerosos do planeta, infectando todos os tipos de 
organismos celulares 
 Se reproduzem independente do cromossoma de uma célula, mas não independentemente de uma célula 
 O ácido nucléico viral contém a informação necessária para programar a célula infectada do hospedeiro 
para sintetizar macromoléculas específicas dos vírus necessárias a produção da progênie viral 
 
Propriedades Gerais dos Vírus 
 Os vírus se apresentam de 2 formas: 
 Extracelular 
 Forma diminuta, contendo ácido nucléico (DNA ou RNA) envolto por proteínas e outras 
macromoléculas (variando de acordo com o vírus) 
 Nesta forma, a partícula viral ou vírion é metabolicamente inerte (sem funções de respiração e 
biossíntese) 
 Função: transportar a partícula viral para outras células onde o material genético viral poderá ser 
introduzido 
 
 Intracelular 
 No interior da célula hospedeira o estado intracelular é ativado 
 Neste estado ocorre os processos relacionados a replicação viral 
 Novas cópias do genoma viral são produzidas e os componentes que formam o envoltório viral 
são sintetizados. 
 
 Quando o genoma viral é introduzido na célula hospedeira e se reproduz ele gera uma infecção 
(processo de patogênese viral) 
 
Genomas Virais 
 Apesar da diversidade da estrutura genômica (DNA/RNA), os vírus obedecem ao Dogma Central da 
Biologia Molecular (transcrição e tradução) 
 Toda informação genética flui do ácido nucléico para a proteína, ou seja, ocorre a formação de RNAm que 
serão traduzidos pelos ribossomos e formarão as proteínas 
 A classificação de baltman, classifica os vírus em 7 grupos de acordo com as particularidades deles 
 
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 Ex.: DNA – adenovírus; RNA – retrovírus 
 Independente da etapa que cada grupo desse use, é necessário gerar o RNAm viral obrigatoriamente 
 
 
 
Natureza do Vírion - Estrutura 
 Variam de tamanho, forma e composição 
 Os genomas virais são bem menores que o genoma da maioria das células 
 Curiosamente, as bactérias que apresentam genomas pequenos (Mycoplasma spp.) são intracelulares 
obrigatórios (menos genes potenciais) 
 Esse tamanho ajuda a entender porque os vírus são tão dependentes de outras células hospedeiras 
 Os vírions maiores podem abrigar um genoma maior, capaz de codificar mais proteínas, sendo eles 
geralmente mais complexos 
 Obs.: o genoma do coronavírus é um dos maiores genomas 
 
 O ácido nucléico está sempre localizado no interior da partícula viral e é envolto por uma capa proteica 
denominada capsídeo 
 O capsídeo é formado por um número variável de moléculas 
proteicas individuais e subunidades estruturais, organizadas ao 
redor do ácido nucléico em um padrão altamente repetitivo e 
preciso 
 Ao conjunto destas subunidades estruturais dá-se o nome de 
Capsômeros (estrutura viral observada em microscopia 
eletrônica) 
 O capsídeo é importante porque envolve e estabiliza o ácido 
nucléico viral, protegendo-o do ambiente extracelular, bem como 
facilitando a fixação e penetração do vírus ao entrar em contato com novas células suscetíveis 
 
 O vírion também pode conter certas enzimas essenciais ou acessórias, ou outras proteínas para facilitar a 
replicação inicial na célula 
 O complexo proteico de ligação do ácido nucléico e as proteínas do capsídeo organizado como partícula 
viral, é denominado núcleocapsídeo 
 Por isso que muitos vírus possuem especificidade para certos sítios anatômicos, pois são neles que eles 
encontram os receptores para reconhecimento desse capsídeo 
 
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 Essas estruturas de reconhecimento presentes na superfície do capsídeo e no envelope, medeiam a 
interação do vírus com a célula-alvo por meio de uma proteína de fixação viral (VAP) 
 Anticorpos gerados contra VAP impedem a infecção viral 
 A remoção ou o rompimento da parte externa deste pacote inativa o vírus 
 
Simetria Viral 
 Depende do tipo de material genético que o vírus vai apresentar 
 Forma como as subunidades morfológicas proteicas estão arranjadas no envoltório viral 
 Os nucleocapsídeos são organizados de forma simétrica; 
 Dois tipos de simetria são conhecidos de acordo com a forma da partícula viral 
 Cilíndrica - simetria helicoidal 
 Subunidades proteicas idênticas arranjadas como uma hélice; 
 O comprimento dos vírus helicoidais é determinado pelo comprimento do ácido 
nucleico 
 A largura da partícula viral depende do tipo de empacotamento. 
 
 Esférica – simetria icosaédrica 
 Forma ligeiramente arredondada e contendo 20 faces 
 Corresponde ao arranjo mais eficiente, pois utiliza o menor número de unidades para ser 
construído 
 
Vírus Complexos 
 Relacionados com a capacidade de algumas partículas virais em 
infectar bactérias 
 São compostos por várias partes separadas, cada uma com uma 
forma e simetria distinta 
 Ex.: Vírus de bactérias/Bacteriófagos (cabeça icosaédrica e cauda 
helicoidal) 
 
Vírus Envelopados 
 Estruturas membranosas complexas que circundam o nucleocapsídeo 
 O envelope viral consiste em uma bicamada lipídica contendo proteínas, 
geralmente glicoproteínas 
 Os detergentes atuam sobre essas membranas, por isso que em casos de 
vírus envelopados, como no covid, uma das medidas profiláticas é 
lavagem das mãos 
 
 Os lipídeos de membrana têm origem na célula hospedeira e as proteínas são 
codificadas pelos próprios vírus 
 O envelope é adquirido durante a maturação do vírus por um processo de brotamento a partir de 
membranas celulares 
 Vírus que não apresenta envelope é chamado de vírus nu 
 
 
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Enzimas em vírion 
 Alguns vírus apresentam enzimas dentro do seu núcleocapsídeo, as quais 
desempenham importantes papéis no processo de infecção e replicação da 
partícula viral no interior da célula hospedeira 
 Normalmente usam o aparato enzimático da célula hospedeira, porém, em 
certos momentos eles precisam de uma enzima específica que pode não 
haver nessa célula, então eles possuem algumas, servindo para garantir sua 
viabilidade 
 Lisozima 
 Encontrada em Bacteriófagos (infectam bactérias) 
 Tem que ter essa enzima para lisar a bactéria, criando um poro na parede celular que permite a 
entrada do material genético na célula bacteriana 
 Na fase tardia da infecção, a lisozima é produzida em maior quantidade permitindo a liberação dos 
novos vírions formados pela lise da célula bacteriana 
 
 Transcriptase Reversa 
 Encontrada em Retrovírus (como, por exemplo, o HIV) 
 São vírus RNA que utilizam essa enzima (DNA polimerase RNA dependente) para se replicarem no 
interior da célula hospedeira sob a forma de um intermediário do DNA 
 Explicando sua ação: 
1) O vírus infecta a célula hospedeira comRNA viral 
2) Esse RNA viral, pela ação da própria enzima transcriptase reversa, vira DNA viral, que irá se 
ligar ao DNA da célula hospedeira 
3) Esse DNA celular + DNA viral sofre transcrição e tradução, formando o RNAm viral e dando 
origem a um novo vírus 
 
 
 
 
 Neuraminidases 
 Encontrada em vírus que infectam animais 
 Clivam as ligações glicosídicas de glicoproteínas e 
glicolipídeos presentes nos tecidos conectivos das 
células animais auxiliando na liberação dos vírus 
 Nossos tecidos conjuntivos são ricos em ligações 
glicosídicas de glicoproteínas e glicolipídeos, e essa 
enzima degrada essas ligações, fazendo com que haja 
um favorecimento da entrada e saída do vírus na célula 
hospedeira e seu espalhamento 
 Existem estudos que dizem que se usar um inibidor 
dessa enzima, o processo de liberação e o ciclo de 
 
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replicação desse vírus é afetado, fazendo com que pare de ocorrer 
 
Replicação Viral 
 Características Gerais 
 O vírus, uma vez que entra na célula hospedeira, deve induzir essa célula (viva) a sintetizar todos os 
componentes essenciais necessários a produção de novas partículas virais 
 Os componentes devem ser montados e organizados corretamente e os novos vírions devem escapar 
das células para infectar outras 
 A célula age como uma fábrica, fornecendo os substratos, a energia e o maquinário necessário para a 
síntese de proteínas virais e para a replicação do genoma 
 Etapas Gerais 
1) Ligação (adsorção) do vírion em uma célula hospedeira: processo de adesão/fixação após o 
reconhecimento da célula alvo 
2) Penetração ou injeção do vírion ou do ácido nucléico: como a partícula viral entra na célula 
hospedeira, por inteiro ou não, depende do material genético desse vírus 
3) Desnudamento: separação física do ácido nucleico viral dos demais componentes estruturais do vírion 
– garante a retirada de tudo que seja desnecessário da composição do vírus para que o material 
genético seja exposto 
4) Síntese de ácidos nucléicos e de proteínas – ocorre em dois estágios: 
 Estágio precoce da infecção – foco na síntese de ácidos nucleicos e de proteínas virais 
 Estágio tardio da infecção – síntese de proteínas estruturais que correspondem as subunidades do 
envoltório viral, tanto capsídeo quanto as proteínas do envelope 
 
5) Montagem das subunidades estruturais e dos componentes de membrana, em caso de vírus 
envelopados, além do empacotamento do ácido nucleico, gerando a formação das novas partículas 
virais 
6) Uma vez que todas as partículas virais foram produzidas e estão no interior da 
célula hospedeira, ocorre a liberação do vírion maduro pela célula para 
infectar outras células (dependendo do tipo do vírus ele será liberado de uma 
forma especifica) 
 
 Ex.: Vírus Influenza – na imagem ao lado se observa a infecção e liberação do 
vírus da influenza 
 Entra na célula pelo processo de endocitose 
 O material genético viral vai ao núcleo da célula hospedeira para ter 
contato com as enzimas que realizam a transcrição 
 Depois disso volta para o citoplasma e sai encapsulado 
 
Multiplicação Viral – Ligação ou Adsorção 
 A interação do vírus com a célula hospedeira apresenta alta especificidade, e esta especificidade se dá pela 
etapa de ligação, que é o início do processo 
 A partícula viral (nua ou envelopada) possui proteínas que interagem com os componentes da superfície 
das células hospedeiras 
 Esses receptores podem ser proteínas, carboidratos, glicoproteínas, lipídeos, lipoproteínas, aos quais os 
vírions se ligam 
 Os receptores sinalizam quais células serão suscetíveis a infecção 
 Dessa forma, a variedade de hospedeiros para determinado vírus pode ser ampla ou extremamente limitada 
 Na ausência de um receptor, o vírus é incapaz de se adsorver, ou seja, de penetrar na célula, sendo incapaz 
de promover a infecção 
 Se o sítio receptor for alterado, a célula hospedeira poderá tornar-se resistente a infecção pelo vírus 
 
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Multiplicação Viral - Penetração 
 A ligação do vírus na célula hospedeira promove alterações no vírus e/ou na célula, que culminam na 
penetração viral 
 A penetração pode ser por endocitose, penetração direta da partícula viral pela membrana ou fusão do 
envelope do vírion com a membrana 
 Como os vírus se replicam no interior da célula hospedeira, dependendo do vírus, pelo menos o material 
genético deverá penetrar na célula hospedeira 
 Apenas a ligação e a penetração não garantem a multiplicação viral 
 A informação contida no genoma viral precisa ser decodificada – as células permissivas permitem a 
multiplicação viral pelo reconhecimento do que o genoma viral precisa, promovendo a ocorrência de 
infecções produtivas 
 Vírus envelopados 
 Etapa de desnudamento na membrana celular da célula hospedeira (fusão) 
 O vírion inteiro penetra na célula por endocitose e posteriormente é desnudado total ou parcialmente 
de modo que o genoma tenha acesso a célula e a replicação ocorra. 
 O desnudamento pode ocorrer no interior do citoplasma ou ainda na membrana nuclear 
 
Multiplicação Viral – produção do ácido nucléico e das proteínas 
virais 
 Para que a multiplicação viral ocorra são necessárias a replicação de novas cópias do genoma viral e a 
síntese de proteínas pelos vírus; 
 Para que ocorra a síntese de proteínas é necessário a presença de um RNAm específico do vírus 
 Vai depender, então, do tipo de material genético que o vírus possui 
 
Multiplicação Viral – Proteínas virais 
 A partir da produção de RNAm as proteínas virais (enzimas e subunidades estruturais) podem ser 
sintetizadas 
 As proteínas apresentam duas categorias: 
 Proteínas precoces – necessárias para a replicação do ácido nucléico viral 
 Proteínas tardias – sintetizadas posteriormente e relacionadas com as proteínas da capa viral 
 
 De maneira geral, tanto o tempo de aparecimento como a quantidade de proteínas virais são altamente 
reguladas; 
 As proteínas precoces correspondem às enzimas que por atuarem como catalisadores, são produzidas em 
menor quantidade, já as proteínas tardias, geralmente estão relacionadas com as composições estruturais, 
sendo produzidas em maior quantidade 
 A síntese dos produtos do hospedeiro pode ser paralisada totalmente ou ocorrerem de forma paralela a 
síntese viral 
 A célula que está sendo infectada pode pegar todas as suas funções metabólicas e direcionar para essa 
replicação, ou deixar parte dessas funções para sua manutenção 
 
Multiplicação Viral – Morfogênese e Liberação 
 Os genomas virais recém-sintetizados e os polipeptídeos do capsídeo unem-se para formar a progênie viral 
(montagem/empacotamento) 
 
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 Os vírus nus acumulam-se em células infectadas, as quais eventualmente sofrem um processo de lise e 
liberam as partículas virais 
 Os vírus envelopados amadurecem por um processo de brotamento 
 As glicoproteínas do envelope, específicas dos vírus, são introduzidas nas membranas celulares, e em 
seguida os nucleocapsídeos virais brotam através da membrana nesses locais modificados, e ao fazê-
los adquirem o envelope 
 Os vírus envelopados não são infeciosos até adquirirem o mesmo 
 
 Na imagem 1 ao lado podemos observar que: 
 A estrutura do vírus tem conformação icosaédrica 
 Como primeira etapa, ocorre a ligação, em que deve haver o 
reconhecimento das proteínas virais com as estruturas da célula 
hospedeira 
 Após esse reconhecimento, ocorre a penetração do material 
genético de forma direta, por isso, não ocorre a etapa de 
desnudamento nesse caso, já que não é necessário retirar 
componentes virais 
 Depois disso, através da biossíntese, o material genético viral que 
entrou começa a gerenciar a célula hospedeira para produzir 
componentesvirais, formando assim as proteínas, RNAm, entre 
outros componentes 
 Nesse processo, uma vez que todos os componentes são produzidos, 
começa a etapa de empacotamento, juntando o capsídeo com o material genético 
 A partir disso, esses componentes começam a acumular, sofrendo o processo de montagem 
 Como é um vírus nu, ele continua não apresentando envelope e é na superfície do capsídeo que 
vão estar presentes as proteínas que vão reconhecer uma nova célula hospedeira. 
 
 A partir do momento que tudo se juntou o vírus é liberado por lise, rompendo a célula hospedeira 
para infectar outras células 
 
 Já na imagem 2 ao lado podemos observar que: 
 Internamente há o material genético e o capsídeo, e externo ao 
capsídeo temos a estrutura de um envelope viral, contendo em 
bege as proteínas de origem viral. 
 A primeira etapa do processo de replicação é a ligação/adsorção, 
onde vai haver o reconhecimento entre as proteínas virais pelos 
receptores da superfície da célula a hospedeira 
 A partir dessa interação, o tipo de ligação vai dizer como aquela 
partícula viral vai penetrar na célula hospedeira. 
 Nesse caso, o vírus envelopado penetra por fusão, onde o 
envelope se funde com a membrana da célula hospedeira 
permitindo a entrada do nucleocapsídeo (estrutura do mat. genético 
viral recoberta pelo capsídeo) 
 A partir disso haverá o desnudamento para disponibilizar o material genético de origem viral para 
que ele possa atuar, por isso vai ter a etapa 3 da imagem, para que apenas o material viral possa 
adentrar no núcleo da célula hospedeira 
 Depois disso vai ocorrer a replicação, transcrição, biossíntese, montagem da partícula viral, e será 
formado o capsídeo para o empacotamento do material genético 
 A partir do momento em que o vírus é envelopado (que vai dar a característica infecciosa ao vírus) ele 
vai ser liberado por brotamento, carreando as proteínas virais e a membrana da célula hospedeira, o 
que compõe de fato o envelope viral. 
 
Diversidade Viral 
 
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 Vírus de bactérias (bacteriófagos); Vírus de animais; Vírus de Plantas 
 Diferenças entre procariotos e eucariotos que afetam a multiplicação viral: 
 Enquanto o hospedeiro para um bacteriófago é uma célula procariota, os vírus de animais possuem 
como hospedeiros células eucariotas e as diferenças entre estas células são responsáveis por algumas 
estratégias diferenciadas durante a replicação viral 
 Presença de parede celular em bactérias – diferença na ligação e penetração 
 Na maioria dos vírus de bactérias apenas o material genético viral e algumas proteínas penetram 
na célula 
 Nos animais, o vírion completo ou no mínimo o nucleocapsídeo penetra no citoplasma da célula 
hospedeira por endocitose, sendo desnudado depois 
 
 Diferença nas etapas de replicação do material genético em bactérias e células animais: 
 As bactérias não apresentam compartimentalização dos processos de biossíntese, ou seja, os 
processos de transcrição e tradução ocorrem no citoplasma de forma simultânea 
 Em células animais, estas etapas são compartimentalizadas – replicação e transcrição ocorrem no 
núcleo e tradução no citoplasma 
 
 Consequências da infecção viral em células animais 
 Infecção lítica – resulta na destruição da célula hospedeira por lise 
 Infecções persistentes – casos de vírus envelopados que são liberados por brotamento da célula 
hospedeira, não havendo lise da célula, sendo assim ela continua a produzir partículas virais 
 Infecções latentes – ocorre um intervalo de tempo entre a infecção pelo vírus e o aparecimento dos 
sintomas 
 A infecção viral também está relacionada a formação de células tumorais (câncer) pela alteração na 
composição da célula hospedeira levando ao crescimento celular descontrolado