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Vírus, Viroides e Prions APRESENTAÇÃO Os vírus são considerados seres acelulares e esta definição vem do fato de não possuírem maquinaria completa para possuírem uma vida autônoma, por isso, os vírus são considerados parasitas intracelulares obrigatórios. Essas partículas virais são muito pequenas para serem vistas ao microscópio óptico e não se multiplicam fora de suas células hospedeiras. Por isso, embora as doenças causadas por vírus não sejam uma novidade, as partículas virais não puderam ser estudadas até o século XX. Foi quando em 1892, o bacteriologista russo Dimitri Iwanowiski, realizou uma experiência filtrando a seiva de plantas doentes em filtros de porcelana construídos para reter bactérias, tentando isolar a causa da DMT. Com isso, ele esperava encontrar o micróbio preso ao filtro. Porém, o resultado não foi o esperado, pois o agente infeccioso havia passado através dos pequeninos poros do filtro, já que quando o fluido filtrado foi injetado em plantas sadias, elas contraíram a doença. Veja, agora, algumas das características que diferenciam os vírus dos demais seres microscópicos. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Descrever a estrutura química e física dos vírus;• Diferenciar o ciclo de reprodução viral;• Caracterizar a importância clínica da virologia.• DESAFIO Os vírus são considerados parasitas intracelulares obrigatórios, pois somente são capazes de se multiplicar na célula hospedeira. Sobre a multiplicação viral, descreva quais as etapas necessárias para que o vírus possa se multiplicar em uma célula hospedeira. INFOGRÁFICO Os tamanhos de vários vírus e bactérias são comparados com um eritrócito humano, representado à direita dos micro-organismos. As dimensões estão em nanômetros (nm) e representam diâmetro ou comprimento por largura. CONTEÚDO DO LIVRO A designação de vírus deriva do latim - veneno. A ciência que se ocupa no estudo de vírus é a virologia. A virologia ocupa-se em estudar o modo como os vírus infectam os sistemas celulares, suas formas, como multiplicam-se e outros aspectos dos vírus. Acompanhe no capítulo Vírus, Viroides e Prions, da obra Microbiologia que aborda esse mais detalhes referente ao tema. Boa leitura. MICROBIOLOGIA Omar Julio Sosa Vírus, viroides e príons Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Descrever a estrutura química e física dos vírus. Diferenciar o ciclo de reprodução viral. Caracterizar a importância clínica da virologia. Introdução Os vírus são pequenos parasitas subcelulares que dependem dos ele- mentos da célula hospedeira para gerar suas proteínas e completar seu ciclo biológico. Para cumprir com esses objetivos, possui características estruturais particulares que possibilitam sua viabilidade e reprodução. Diferentemente de organismos unicelulares, os vírus não possuem orga- nelas e estão conformados basicamente por um capsídeo que circunda o ácido nucleico (DNA ou RNA). Neste capítulo, você vai conhecer os diferentes tipos de estrutura dos vírus, entendendo seu ciclo de reprodução, assim como sua importância na clínica. O interior dos vírus Os vírus são pequenos organismos acelulares com algumas características especiais: possuem uma envoltura proteica que oferece proteção ao ácido nu- cleico (sendo exclusivamente DNA ou RNA), reproduzem-se dentro das células hospedeiras utilizando os seus recursos e induzem a produção de moléculas que ajudam a transportar o ácido nucleico do vírus a outras células. No Quadro 1, é possível observar uma comparação das características e componentes entre vírus e bactérias (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Fonte: Adaptado de Tortora, Funke e Case (2018). Bactérias típicas Riquétsias/ clamídias Vírus Parasito intracelular Não Sim Sim Membrana plasmática Sim Sim Não Fissão binária Sim Sim Não Passagem por filtros bacteriológicos Não Não/Sim Sim Possui DNA e RNA Sim Sim Não Metabolismo de geração de ATP Sim Sim/Não Não Ribossomos Sim Sim Não Sensíveis a antibióticos Sim Sim Não Sensíveis a interferon Não Não Sim Quadro 1. Comparação de vírus e bactérias Devido ao pequeno tamanho dos vírus (20 a 1.000 nm), imperceptíveis ao microscópio óptico, eles somente puderam ser caracterizados no século XX graças ao avanço das técnicas de biologia molecular e microscopia eletrônica. Em 1935, o cientista Wendell Stanley foi o primeiro a isolar e determinar a estrutura do vírus do mosaico do tabaco, abrindo um caminho dentro dessa área do conhecimento (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). A seguir, conheça as partes que conformam os vírus. Ácido nucleico: o material genético dos vírus é conformado exclusiva- mente por DNA ou RNA, podendo ser de fita simples ou dupla, e linear ou circular. Assim, temos vírus com DNA de fita dupla (por exemplo, adenovírus), DNA de fita simples (por exemplo, parpovírus), RNA de fita dupla (por exemplo, reovírus) ou RNA de fita simples (por exemplo, picornavírus) (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Vírus, viroides e príons2 Capsídeo: envoltura que protege ao ácido nucleico e é composta por subunidades proteicas denominadas capsômeros. Cada tipo de vírus possui uma organização características dos capsômeros (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Envelope: certos vírus possuem, além do capsídeo, uma envoltura denominada envelope, formada por proteínas, lipídeos e proteínas. Na Figura 1, é possível observar um exemplo desse tipo de estrutura, particularmente no caso de um herpesvírus (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Figura 1. Herpesvírus com envelope, capsídeo e ácido nucleico. Fonte: Adaptada de Designua/Shutterstock.com. Morfologia Tendo em consideração a estrutura do capsídeo, é possível classifi car os vírus em vários tipos, como: poliédricos: possuem muitas faces — por exemplo, adenovírus (são icosaédricos, com 20 faces triangulares); helicoidais: semelhantes a bastonetes — por exemplo, o vírus da raiva e o do ebola; 3Vírus, viroides e príons envelopados: possuem envelope e, em geral, são esféricos — por exem- plo, herpesvírus; complexos: apresentam estruturas mais complicadas — por exemplo, os bacteriófagos, com capsídeo poliédrico e bainha da cauda helicoidal (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Multiplicação viral A multiplicação viral acontece exclusivamente dentro da célula hospedeira, pois o vírus precisa dos seus recursos para replicar seu material genético (DNA ou RNA), assim como para a síntese dos outros componentes estru- turais. Embora o ciclo básico dos vírus que infetam bactérias (bacteriófa- gos) e dos que infetam animais seja semelhante, eles apresentam algumas diferenças devido às características especiais desses tipos celulares. Assim, por exemplo, no contato inicial entre o vírus e o hospedeiro (adsorção), no caso de bacteriófagos, as fi bras da cauda ligam-se às proteínas da parede, enquanto nos vírus animais os receptores são glicorproteínas e proteínas da membrana plasmática. Durante a penetração do bacteriófago, o DNA do vírus é injetado no hospedeiro, enquanto nos vírus animais o capsídeo ingressa por endocitose ou fusão. Apesar de diferenças específi cas entre esses tipos de vírus, e inclusive dentro de famílias virais, a partir de um único vírion em uma célula hospedeira, são geradas milhares de cópias virais (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). O ciclo de multiplicação dos bacteriófagos pode ser dividido em lítico ou lisogênico. Assim, o dano causado à célula hospedeira pode levar à sua morte (ciclo lítico) ou manter a sua sobrevivência (ciclo lisogênico) apesar da presença do vírus (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Ciclo lítico O exemplo mais estudado de vírus com ciclo lítico corresponde aos bacteri- ófagos T-pares (T2, T4 e T6). O ciclo de reprodução desses e de outros vírus compreende várias etapas: adsorção, penetração, biossíntese, maturação e liberação (Figura 2) (TORTORA; FUNKE;CASE, 2018). Vírus, viroides e príons4 Figura 2. Etapas do ciclo lítico exemplificado com um bacteriófago T-par. Fonte: Tortora, Funke e Case (2018, p. 370). Adsorção: a interação de certas proteínas no exterior do vírion com moléculas receptoras na superfície celular confere a especificidade e ligação do vírus. O conhecimento a nível molecular dessas interações pode resultar importante clinicamente. Assim, por exemplo, foi observado que, na ausência do receptor, o vírus não consegue infetar a célula. O mesmo acontece quando existem alterações importantes no sítio de ligação. Os receptores podem estar formados por proteínas, lipoproteínas, glicoprote- ínas lipídeos, carboidratos ou complexos desses (MADIGAN et al., 2016). Penetração: nesta etapa, o vírion injeta seu DNA dentro da célula hospedeira (bactéria). Para conseguir degradar a resistente parede bacteriana, o vírion libera uma enzima (lisozima fágica) a partir da cauda, facilitando a penetração. O DNA que estava na cabeça do fago atravessa a cauda e a membrana plasmática, conseguindo chegar até o interior da célula hospedeira (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). 5Vírus, viroides e príons Biossíntese: uma vez que o DNA está dentro da célula, acontece sua replicação e a biossíntese de proteínas virais. Para isso, o vírus utiliza recursos da própria célula, como nucleotídeos, ribossomos e proteínas (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Maturação: nesta etapa, o DNA e o capsídeo do vírus são montados para formar os vírions completos (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Liberação: é a etapa final do ciclo e consiste na saída dos bacteriófagos da célula hospedeira. A parede celular da bactéria é degradada pela ação de uma lisozima viral, liberando os vírions que, agora, podem infectar outra célula (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Ciclo lisogênico Diferentemente dos bacteriófagos T-pares, existem vírus que não provocam a morte da célula hospedeira. Esse tipo de ciclo é chamado lisogênico, e um bom exemplo é o do bacteriófago λ (Figura 3) (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). O DNA linear do bacteriófago é injetado na célula e muda sua conforma- ção para uma forma circular. A partir disso, pode seguir o ciclo lítico (como foi descrito anteriormente) ou o ciclo lisogênico. Neste último caso, o DNA viral é integrado ao cromossomo bacteriano por recombinação, a bactéria não é prejudicada e se reproduz normalmente. Eventualmente, o DNA viral pode ser removido (devido a um evento espontâneo), iniciando o ciclo lítico (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Figura 3. Etapas do ciclo lisogênico e lítico do bacteriófago λ. Fonte: Tortora, Funke e Case (2018, p. 371). Vírus, viroides e príons6 Virologia na clínica Existe uma grande variedade de vírus que infetam células humanas, e ele podem ser classifi cados em dois grupos: os que contêm DNA e os que contêm RNA. Na Figura 4, é possível observar as características principais de alguns deles (BROOKS et al., 2015). Figura 4. Vírus capazes de infectar seres humanos. Fonte: Brooks et al. (2014, p. 409). A seguir, serão descritos os tipos de vírus com DNA e com RNA a partir de Brooks et al. (2014). Vírus com DNA Parvovírus: são vírus com DNA linear de fita simples, sem envelope, pequenos (18 a 26 nm) e de simetria cúbica. O parvovírus B19 cumpre seu ciclo de multiplicação em células eritroides imaturas, trazendo complicações à pessoa infetada, como crise aplástica, quinta doença e morte fetal. 7Vírus, viroides e príons Poliomavírus: possuem genoma circular de fita dupla, sem envelope e de simetria cúbica. Causam infecções crônicas, e muitos deles estão associados com formação de tumores. Alguns exemplos deste tipo de vírus incluem os vírus BK (causa nefropatias), o vírus JC (associado com leucoencefalopatia multifocal progressiva) e o SV40. Papilomavírus: possuem certa semelhança com os poliomavírus, mas são de maior tamanho. São popularmente conhecidos por estarem as- sociados à formação de “verrugas”. Alguns desses vírus podem causar problemas mais sérios para a saúde humana, como cânceres genitais. Adenovírus: seu DNA é linear de fita dupla, não possui envelope e é de tamanho médio (70 a 90 nm). Infectam principalmente as mucosas dos seres humanos, causando doenças respiratórias, gastrenterite e conjuntivite. Hepadnavírus: são de tamanho pequeno (40 a 48 nm) e seu genoma é composto por DNA circular de fita dupla. Estão associados com hepatites e com maior risco de câncer hepático. Herpesvírus: possui envelope e DNA linear de fita dupla. Entre eles, distinguem-se os herpesvírus simples tipo 1 e 2 (causam lesões genitais e orais), citomegalovírus, vírus varicela-zóster, vírus Epstein-Barr (associado com neoplasias e mononucleose infecciosa), herpes-vírus 6 e 7 (linfotrópico T) e herpes-vírus 8 (relacionado ao sarcoma de Kaposi). Poxvírus: são vírus grandes, com envelope e DNA linear de fita dupla. Alguns são agentes causais de doenças em humanos (vacínia, varíola, molusco contagioso). Vírus com RNA Picornavírus: possuem RNA de fita simples e polaridade positiva. Entre eles, temos alguns que causam infecções em humanos, como os enterovírus (vírus Echo, vírus Coxackie, rinovírus e poliovírus) e os hepatovírus (causal da hepatite A). Astrovírus: vírus com RNA linear de fitas simples e polaridade positiva. Foram associados com gastrenterite em seres humanos. Calicivírus: possuem RNA de fitas simples e polaridade positiva, sem envelope. Dentro deste grupo, temos os norovírus, agentes causais de patologias como a gastrenterite aguda epidêmica. Reovírus: vírus sem envelope, tamanho médio (60 a 80 nm), com RNA de fita dupla e linear. Alguns reovírus podem causar doenças em hu- manos, como os rotavírus (associados com gastrenterite). Vírus, viroides e príons8 Arbovírus: seu ciclo inclui artrópodes como vetores, transmitindo os vírus a vertebrados pela picada. Entre os vírus deste grupo, temos os vírus de doenças como febre amarela, dengue, encefalite e o vírus do oeste do Nilo. Coronavírus: possuem envelope, RNA de fita simples e polaridade positiva. Muitos deles causam patologias do trato respiratório superior (os chamados “resfriados”), mas também foi encontrado um coronavírus responsável pela síndrome respiratória aguda grave (SARS). Retrovírus: seu genoma consiste em duas cópias de RNA linear de fita simples. Dentro deste grupo, estão os vírus da leucemia e do sarcoma, os lentivírus (vírus da imunodeficiência humana) e os vírus espumosos dos primatas. Ortomixovírus: vírus de tamanho médio (80 a 120 nm), com envelope e RNA de fita simples linear com polaridade negativa. São vírus influenza que afetam humanos e outros animais. Filovírus: apresenta envelope, RNA linear de fita simples e polaridade negativa. Entre eles, temos os vírus de Marburg e Ebola, que provocam febre hemorrágica. Viroides e príons Existem outros tipos de vírus que não podem ser classifi cados seguindo os critérios estudados até aqui e, entre eles, estão os viroides e os príons. Viroides são agentes causais de doenças em plantas. São formados por ácido nucleico (RNA) sem revestimento proteico (BROOKS et al., 2015) e estão entre os menores patógenos descritos, com seu genoma circular de RNA fita simples e um tamanho de entre 246 e 399 nucleotídeos. Como o viroide não possui revestimento proteico, para ingressar na célula hospedeira, não utiliza receptores e penetra por meio de lesões causadas por insetos ou outros danos produzidos no tecido vegetal. Dentro deste grupo, temos o viroide do tubérculo afilado da batata e o viroide do coco cadang-cadang (MADIGAN et al., 2016). Em um estudo realizado pelo neurobiologista Stanley Prusiner, em 1982, foi encontrado que a doença de ovelhas scrapie é causada por proteínas. Ele chegou a essa conclusão realizando tratamentos do tecido com proteases e radiação, observando que a infectividade diminuiu somente com o primeiro tratamento (em que asproteínas eram afetadas). A partir desse experimento, Prusiner cunhou o termo príon, que vem de proteinaceous infectious particle (partícula infecciosa proteinácea) (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Entre as doenças causadas por príons, temos as encefalopatias espon- giformes, caracterizadas por vacúolos proeminentes presentes no cérebro 9Vírus, viroides e príons dos animais infectados. Em humanos, alguns exemplos são a doença de Creutzfeldt-Jakob (CJD) e a insônia familiar fatal. A causa dessas doenças é a transformação de uma glicoproteína normal do hospedeiro (PrPc) em uma forma infecciosa scrapie (PrPsc) (Figura 5) (TORTORA; FUNKE; CASE, 2018). Figura 5. Mecanismo de infecção de príons. Fonte: Tortora, Funke e Case (2018, p. 384). Vírus, viroides e príons10 BROOKS, G. F. et al. Microbiologia médica: de Jawetz, Melnick & Adelberg. 26. ed. Porto Alegre: Penso, 2015. MADIGAN, M. T. et al. Microbiologia de Brock. 14. ed. Porto Alegre: Artmed, 2016. TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. 12. ed. Porto Alegre: Artmed, 2018. 11Vírus, viroides e príons DICA DO PROFESSOR Acompanhe as dicas de virologia dadas pelo professor, no vídeo. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Assinale a alternativa que representa a etapa de montagem das subunidades proteicas (e dos componentes da membrana no caso dos vírus envelopados) e empacotamento do ácido nucleico viral, com formação de novas partículas virais completas em um determinado sítio da célula. A) Absorção B) Desnudamento C) Biossíntese D) Morfogênese E) Liberação 2) Qual é a classificação morfológica quando o vírus apresenta "20 faces triangulares e 12 vértices"? A) Helicoidal B) Poliédrico C) Envelopado D) Complexo E) Binário 3) A capacidade de um vírus em infectar um organismo é regulada: A) pela espécie hospedeira. B) pelo tipo de célula. C) pela disponibilidade de sítios para a absorção. D) pelos fatores celulares necessários para a replicação viral. E) Todas as alternativas. 4) Os hepadnavírus são vírus causadores de: A) Varíola B) Raiva C) Hepatite D) Catapora E) Sarampo 5) Assinale a alternativa que não representa um vírus de RNA. A) Poliovírus B) Togavírus C) Rotavírus D) Retrovírus E) Papilomavírus humano NA PRÁTICA A origem dos vírus ainda não é conhecida. Há grandes diferenças entre os vírus de DNA, os de RNA e os que utilizam ambos como material genético durante os diferentes estágios do seu ciclo de vida. Existe a possibilidade de que os agentes de tipos diferentes tenham origens distintas. A seguir, veja duas teorias que buscam explicar a origem dos vírus, as quais podem ser resumidas da seguinte forma: 1. Os vírus podem ser provenientes tanto do DNA, quanto do RNA dos ácidos nucleicos de células hospedeiras, pois estas adquiriram a capacidade de replicação autônoma e evoluíram de maneira independente. É algo semelhante ao que acontece com os genes, os quais existem independentes das células, pois adquiriram esta capacidade. Amostras de genes celulares que codificam domínios funcionais proteicos tem relação com algumas séries de vírus, portanto, existe a possibilidade de que, ao menos, alguns vírus tenham evoluído desse modo. 2. Formas degeneradas de parasitas intracelulares podem resultar na constituição de vírus. Mesmo com a probabilidade de que outros micro-organismos intracelulares obrigatórios tenham passado pelo processo de evolução partindo de bactérias para vírus, não existem evidências desta ação. Alguns exemplos de micro-organismos intracelulares que passaram por isso são as riquétsias e clamídias. Já os poxvírus, por terem tamanhos tão grandes e por serem tão complexos, podem ter evoluído de ancestrais celulares. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: F., BROOKS, G., CARROLL, C., BUTEL, S., MORSE, A., MIETZNER, A.. Microbiologia Médica de Jawetz, Melnick e Adelberg, 26ª edição. AMGH, 01/2014. "Propriedades gerais dos vírus" em F., BROOKS, G., CARROLL, C., BUTEL, S., MORSE, A., MIETZNER, A.. Microbiologia Médica de Jawetz, Melnick e Adelberg, 26ª edição. AMGH, 01/2014. Virologia básica Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Vírus são os únicos organismos acelulares da Terra atual. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!
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