Introdução à Virologia: Propriedades e Estrutura dos Vírus

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Microbiologia 
Letícia Iglesias Jejesky 
Med 106 
 
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Virologia I 
 
Introdução 
 Os vírus são os menores agentes 
infecciosos e contêm apenas um tipo de 
ácido nucléico (RNA ou DNA) como 
genoma – possuem apenas um tipo de 
material genético, que pode ser DNA ou 
RNA. 
 A forma infecciosa é denominada vírion – 
material genético envolto por uma capa 
proteica; 
 Genoma viral contém informações 
insuficientes para garantir a sua 
replicação de forma independente, 
necessitando de células para a sua 
reprodução – ele é um parasita 
intracelular, o material genético possui 
informações insuficientes no que diz 
respeito a capacidade de produzir 
partículas. Além disso, precisam da célula 
hospedeira para se multiplicar. 
 Os vírus são inertes no ambiente 
extracelular, replicam-se apenas em 
células vivas, sendo parasitos em nível 
genético. 
 O vírus precisa recrutar uma célula na qual 
possam se replicar, denominada 
hospedeira; 
 Utilizam a maquinaria metabólica 
codificada pela célula hospedeira para 
produção de estruturas e material 
genético viral – a célula hospedeira possui 
o aporte enzimático necessário para que o 
vírus utilize ela como ferramenta para a 
produção de particular virais. 
 Na ausência de uma célula onde possam 
se multiplicar o vírus não existe – no 
ambiente externo, o vírus é inerte. 
 Vírus estão entre os “microrganismos“ 
mais numerosos do planeta, infectando 
todos os tipos de organismos celulares. 
 
Vamos pensar... os vírus se reproduzem 
independente do cromossoma de uma célula, mas 
não independente de uma célula. 
Isso significa que: o vírus não precisa do 
cromossomo da célula hospedeira, afinal, ele já 
possui o seu próprio cromossomo. Contudo, o 
vírus precisa do aporte enzimático da célula 
hospedeira, pois ele não possui enzimas. 
 
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 
O vírus se apresenta de duas formas – 
extracelular e intracelular: 
 
Extracelular 
 Forma diminuta, contendo ácido nucléico 
envolto por proteínas e outras 
macromoléculas (variando de acordo com 
o vírus) – capa proteica e outras 
macromoléculas = capsídeo 
 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 – ou seja, sua 
função é buscar uma célula hospedeira 
para infectar. 
 
Intracelular 
 No interior da célula hospedeira o estado 
intracelular é ativado; 
 Neste estado ocorre a replicação viral. 
Novas cópias do genoma viral são produzidas e 
os componentes que formam o envoltório viral 
são sintetizados. 
O material genético começa a gerenciar maquinaria da 
célula hospedeira para que componentes virais sejam 
produzidos. 
 
Vamos pensar...quando o genoma viral é 
introduzido na célula hospedeira e se reproduz, 
isso significa que a infecção está acontecendo. 
 
Genomas virais 
Apesar da diversidade da estrutura genômica 
(DNA/RNA), os vírus obedecem ao Dogma Central 
da Biologia Molecular  Toda informação 
genética flui do ácido nucléico para a proteína 
(Formação de RNAm que serão traduzidos pelos 
Ribossomos) 
Independente de qual seja o tipo de material 
genético do vírus, para que haja produção de 
proteínas, é preciso que o RNAm seja produzido. 
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Para que haja a síntese de proteína é necessária a 
produção de RNAm. 
 
Natureza do vírion – estrutura 
 Variam de tamanho, forma e composição 
– como visto em bactérias, o tamanho do 
material genético está relacionado a genes 
potenciais. Os vírus têm material restrito, 
necessitando de célula hospedeira. 
 Genomas virais são bem menores que o 
genoma da maioria das células; 
 Curiosamente as bactérias que 
apresentam genomas pequenos 
(Mycoplasma spp.) são intracelulares 
obrigatórios. 
 O ácido nucléico está sempre localizado 
no interior da partícula viral e é envolto por 
uma capa proteica denominada capsídeo. 
 Capsídeo é formado por um número 
variável de moléculas proteicas 
individuais, subunidades estruturais, 
organizadas ao redor do ácido nucléico 
em um padrão altamente repetitivo e 
preciso – o capsídeo é como se fosse a 
junção de vários tijolos (capsômeros) 
protegendo o material genético. O padrão 
repetitivo tem relação com a simetria da 
estrutura viral 
 Ao conjunto destas subunidades 
estruturais dá-se o nome de capsômeros 
(estrutura viral observada em Microscopia 
eletrônica); 
 O capsídeo 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 – a 
primeira forma do vírus é extracelular, o 
capsídeo garante proteção e estabilidade 
do material genético, além de facilitar a 
fixação e penetração do vírus ao entrar em 
contato com novas células susceptíveis. 
 Complexo formado pelo ácido nucléico e 
proteínas organizado como partícula viral 
é denominado nucleocapsídeo. 
 
 
Simetria viral 
 Forma como as subunidades 
morfológicas proteicas estão arranjadas 
no envoltório viral; 
 Os nucleocapsídeos são organizados de 
forma simétrica; 
 Dois tipos de simetria são conhecidas de 
acordo com a forma da partícula viral: 
✓Cilíndrica - simetria helicoidal 
✓Esférica – simetria icosaédrica 
 
A simetria é a forma que o vírus vai apresentar a partir 
do momento que capsídeo é formado – a simetria varia 
de acordo com a composição do material genético, ou 
seja, a simetria viral está relacionada com a forma que 
o material genético está organizado. A simetria é 
importante pois tem relação com a identificação dos 
vírus – diagnóstico. 
 Helicoidal: subunidades proteicas 
idênticas arranjadas como uma hélice; 
 O comprimento dos vírus helicoidais é 
determinado pelo comprimento do ácido 
nucleico e a largura da partícula viral 
depende do tipo de empacotamento. 
 Icosaédrica: forma ligeiramente 
arredondada, contendo 20 faces, 
corresponde ao arranjo mais eficiente, 
pois utiliza menor número de unidades 
para ser construído. 
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Vírus complexos 
São compostos por várias partes separadas, cada 
uma com uma forma e simetria distinta. 
Ex: Vírus de bactérias ou Bacteriófagos (cabeça 
icosaédrica e cauda helicoidal). 
Tem uma mistura das duas simetrias – com 
cabeça icosaédrica e cauda helicoidal. São os 
bacteriófagos – vírus que infectam bactérias. 
 
Vírus envelopados 
 Estruturas membranosas complexas que 
circundam o nucleocapsídeo; 
 Envelope viral consiste em uma bicamada 
lipídica, contendo proteínas, geralmente 
glicoproteínas; 
 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 através da membrana celular; 
 Vírus que não apresentam envelope são 
chamados nus. 
 
Envelope viral: bicamada lipídica (alguma parte da 
célula hospedeira foi utilizada para fazer essa 
bicamada) + proteínas externas de origem viral. O 
envelope circunda o nucleocapsídeo. O envelope 
vai ser adquirido durante o processo de 
maturação, por meio de brotamento através de 
membrana celular. Quando o vírus envelopado 
passa pelo processo de maturação, ele recebe o 
envelope com proteínas que possuem função de 
reconhecimento e ligação, somente através 
dessas proteínas o vírus vai estar apto para 
infectar células. O envelope da mais estabilidade 
para a partícula viral no ambiente. 
Enzima em vírion 
Alguns vírus apresentam enzimas que 
desempenham importantes papéis no processo 
de infecção e replicação da partícula viral no 
interior da célula hospedeira– os vírus precisam 
da ação dessas enzimas para garantir o sucesso 
da replicação viral. Sem as enzimas ele não 
consegue se multiplicar. 
Lisozima: encontrada em Bacteriófagos: cria um 
poro na parede celular das bactérias permitindo a 
entrada do material genético, e na fase tardia da 
infecção é produzida em maior quantidade 
permitindo a liberação dos novos vírions 
formados – os bacteriófagos têm essa enzima e 
ela age fazendo um poro na superfície da parede 
celular da célula bacteriana permitindo que o 
material genético entre no citoplasma da célula 
bactéria. 
Transcriptase reversa: encontrada em Retrovírus: 
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. 
 Neuroaminidases: encontrada em vírus que 
infectam animais – clivam as ligações 
glicosídicas de glicoproteínas e glicolipídeos 
presente nos tecidos conectivos das células 
animais auxiliando na liberação dos vírus – essa 
enzima cliva ligações dos tecidos conectivos das 
células animais, auxiliando na liberação dos vírus. 
Exemplo: célula eucariota tem um vírus que se 
multiplicou dentro dela  partículas saem 
através da ação das neuroaminidases  clivam 
ligações entre tecidos conectivos, favorecendo 
liberação das partículas virais. 
Correlação clínica 
Inibidor de neuroaminidase – paralisa a 
replicação e a liberação dos vírus. 
 
Replicação viral 
Características Gerais 
 O vírus deve induzir a célula hospedeira 
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. 
 
 
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Etapas gerais 
 
1. Ligação (adsorção) do vírion em uma 
célula hospedeira – a ligação do vírus 
precisa de um reconhecimento na célula 
hospedeira, isso acontece por meio de 
receptores que essa célula possui. Sendo essa 
interação altamente específica. 
 
2. Penetração ou injeção do vírion ou do 
ácido nucléico – está relacionada a forma 
como o vírus se ligou na célula hospedeira. 
 
 
3. Desnudamento separação física do ácido 
nucleico viral dos demais componentes 
estruturais do vírion – o vírus pode entrar na 
célula completo ou pode entrar apenas o seu 
material genético – se ele entrar completo, é 
preciso que o material genético se torne livre 
(ou seja, que aconteça o desnudamento do 
vírus) – o material genético precisa estar 
liberado para que o vírus utilize a maquinaria 
metabólica da célula hospedeira a seu favor 
(separação física do material genético viral de 
outros componentes estruturais do vírus). 
O DESNUDAMENTO SEMPRE VAI ACONTECER 
QUANDO O MATERIAL GENETICO NÃO ESTIVER 
COMPLETAMENTE LIVRE. 
 
4. Síntese de ácidos nucléicos e de proteínas 
(ocorre em dois estágios. 
a) Estágio precoce da infecção: foco na 
síntese de ácidos nucleicos e de proteínas 
virais. 
b) Estágio tardio da infecção: síntese de 
proteínas estruturais que correspondem 
as subunidades do envoltório viral. 
A síntese é dividida em dois momentos: 
 Síntese de mais material genético viral 
 Proteínas virais estruturais 
 
5. Montagem das subunidades estruturais (e 
dos componentes de membrana, em caso 
de vírus envelopados), além do 
empacotamento do ácido nucleico – 
formação das novas partículas virais; 
 
6. Liberação do vírion maduro pela célula. 
 
 
 
Multiplicação viral – ligação ou adsorção 
 Interação vírus – célula hospedeira 
apresenta alta especificidade; 
 Esta especificidade se dá pela etapa de 
ligação; 
 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. 
Para que o vírus consiga se ligar na superfície da 
célula hospedeira, precisa ter reconhecimento 
(modelo chave e fechadura) a proteína viral tem 
que reconhecer um receptor presente na célula 
hospedeira – alta especificidade nessa interação. 
Vírus extracelular procura o receptor que ele 
deseja. 
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Existem vírus com a capacidade de causar mais 
infecções que outros. Isso acontece pois alguns 
vírus reconhecem um maior número de receptores 
do que outros, não ficando apenas restrito no 
sistema respiratório, por exemplo. 
Viroses típicas de animais – vírus encontrou 
receptor na espécie animal, não em humanos. Se 
não possui receptor para aquele vírus, ele não 
infecta. 
 
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 – células 
permissivas – permitem a multiplicação 
viral – infecções produtivas. 
 Vírus envelopados: 
A) Etapa de desnudamento na membrana 
celular da célula hospedeira (fusão); 
B) 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 citoplasma ou ainda na 
membrana nuclear 
 
Penetração pode ser por endocitose, penetração 
direta ou fusão de envelope. 
A penetração não garante multiplicação viral – o 
material genético viral fica disponível para que ele 
consiga mudar toda a dinâmica da célula, a célula 
precisa ser permissiva – ou seja, com capacidade 
para interpretar os comandos do material 
genético viral. Se a célula que está sendo 
infectada não conseguir decodificar a informação, 
não acontece nada. 
A retirada de capsídeo pode acontecer no 
citoplasma ou na membrana nuclear. 
 
Produção de ácido nucleico e 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. 
 
Proteínas virais 
 A partir da produção de RNAm as 
proteínas virais (enzimas e subunidades 
estruturais) podem ser sintetizadas; 
 Duas categorias: 
1. Proteínas precoces – necessárias para 
a replicação do ácido nucléico viral. 
2. Proteínas tardias – sintetizadas 
posteriormente relacionadas com as 
proteínas da capa viral. 
 De maneira geral tanto o tempo de 
aparecimento como a quantidade de 
proteínas virais são reguladas; 
 As proteínas precoces correspondem a 
enzimas que por atuarem como 
catalisadores, são produzidas em menor 
quantidade, já as proteínas tardias, 
geralmente estruturais são produzidas em 
maior quantidade; 
 A síntese dos produtos do hospedeiro 
pode ser paralisada totalmente ou 
ocorrerem de forma paralela a síntese 
viral. 
Dependendo da interação do material genético viral e 
da célula hospedeira, pode-se manter dois caminhos: 
 Produção de componentes virais e de 
metabólicos para sua existência 
 Produção apenasde componentes virais. 
 
Morfogênese e liberação 
 Os genomas virais recém sintetizados e 
polipeptídeos do capsídeo unem-se para 
formar a progênie viral 
(montagem/empacotamento); 
 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 específica dos 
vírus são introduzidas nas membranas 
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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. 
Se o vírus é liberado antes de receber envelope, ele não 
tem as proteínas necessárias para reconhecimento e 
ligação, portanto, ele não infecta nenhuma célula – 
isso vale para vírus com características genéticas para 
serem envelopados. 
 
Diversidade viral 
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; 
 Vírus de 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. Transcrição e tradução 
ocorrem no citoplasma e de forma 
simultânea. 
 Em células animais, estas etapas são 
compartimentalizadas – replicação e 
transcrição ocorrem no núcleo e tradução 
no citoplasma. 
Tudo na bactéria acontece no citoplasma, isso é 
diferente nas células animais, de modo que no 
núcleo aconteça replicação e a transcrição e no 
citoplasma a tradução. 
 
Consequências da infecção viral em células 
animais 
 Infecção lítica – resulta na destruição da 
célula hospedeira; 
 Infecções persistentes – vírus 
envelopados são liberados por 
brotamento da célula hospedeira, não há 
lise da célula hospedeira, sendo assim a 
célula continua a produzir partículas 
virais; 
 Infecções latentes – ocorre um intervalo 
de tempo a infecção pelo vírus e o 
aparecimento dos sintomas; 
 Formação de células tumorais (câncer) 
pela alteração na composição da célula 
hospedeira levando ao crescimento 
celular descontrolado. Exemplo: HPV. 
 
Resumo da aula 
 Material genético dos vírus pode ser DNA 
ou RNA 
 Vírus dependem de uma célula 
hospedeira, sendo essa dependência 
relacionada à maquinaria metabólica da 
célula. 
 Formas da partícula viral: 
 Extracelular – metabolicamente 
inativa; sua função é procurar um 
alvo/célula hospedeira. 
 Intracelular – metabolicamente ativo; 
sua função na célula hospedeira é 
replicação/multiplicação. 
 Estrutura dos vírus: 
 Material genético viral envolto por uma 
capa (capsídeo – que é formado por 
capsômeros). 
 Material genético + capsídeo = 
nucleocapsídeo. 
 Em vírus envelopados encontramos o 
envelope – que é uma bicamada 
lipídica com origem na célula 
hospedeira. 
Envelope: bicamada lipídica + 
proteínas virais 
 
 
 
 
 
 
 
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Ciclo de replicação dos vírus 
1. Ligação entre receptor da célula 
hospedeira e a proteína viral – interação 
entre estrutura viral com receptor das 
células hospedeiras – interação altamente 
específica. Receptores determinam quais 
células vão ser infectadas e quais não 
serão. 
2. Penetração – a ligação já gera resposta de 
como a partícula viral pode adentrar – 
pode ser diretamente, por endocitose, 
fusão de envelope. 
3. Desnudamento – retirada de tudo que está 
“atrapalhando” a liberação do material 
genético. Essa entrada pode acontecer na 
membrana, no citoplasma, etc. depende 
do tipo de vírus. Material genético fica livre 
após o desnudamento. 
4. Biossíntese – produção de ácidos 
nucleicos e proteínas virais – tem duas 
fases: precoce (ácidos nucleicos e 
proteínas com ação de enzima) e tardia 
(relacionada com proteínas virais 
estruturais – capsídeo e envelope, se for 
envelopado). 
5. Montagem – “juntar” tudo que produziu. 
Se o vírus não tem envelope, na medida 
que eles forem sendo produzidos, ficam 
“acumulados” na célula até a ela lisar. Se 
for um vírus envelopado, antes de ele ser 
liberado, precisa adquirir o envelope – só 
são infecciosos quando adquirem o 
envelope, pois nele estão as proteínas 
virais (são essas proteinas que 
reconhecem receptores). SE VIRUS 
ENVELOPADO SAI SEM ENVELOPE ELE 
NÃO EXERCE SUA FUNÇÃO. 
6. Liberação – quando é liberado a intenção 
dele é procurar nova célula para repetir o 
processo.