Estrutura e Ciclo de Replicação dos Vírus

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Os vírus são estruturas subcelulares, com um ciclo de 
replicação exclusivamente intracelular, sem nenhum 
metabolismo ativo fora da célula hospedeira. Uma 
partícula viral completa, ou vírion, é composta por uma 
molécula de ácido nucleico circundado por uma capa de 
proteína, podendo conter lipídios e açúcares. 
A função básica do vírion é carrear o genoma viral para 
dentro da célula, a fim de ser replicado e amplificado. 
Esse fato requer uma estrutura que contenha o ácido 
nucleico e o mantenha protegido, juntamente com 
alguma proteína necessária para sua replicação, e 
ligantes na superfície viral, que possibilitem sua entrada 
na célula hospedeira. 
Assim, é possível definir vírus como um arranjo 
molecular, constituído por proteínas e ácido nucleico, 
eventualmente com um envelope lipídico; a função 
deste aparato é levar a informação genética a salvo para 
dentro da próxima célula a ser infectada. 
Os vírus não podem ser cultivados em meio artificial, 
pois são agentes intracelulares, que requerem 
metabolismo celular ativo para amplificação de seu 
material genético e progênie. Os vírus contêm somente 
um tipo de ácido nucleico (DNA ou RNA) como código 
genético. O restante de sua composição é proteína ou 
glicoproteína ou, se o vírus apresentar envelope, 
glicolipoproteína. 
Capsídeo 
A arquitetura dos vírus ou sua simetria é definida pela 
forma e pela composição das subunidades proteicas que 
compõem o capsídeo, assim como as interações dessas 
proteínas com o ácido nucleico viral. 
A ocorrência de subunidades proteicas similares obriga 
a um arranjo simétrico entre elas, que são unidas por 
meio de ligações não covalentes. Tais ligações têm a 
função de facilitar a liberação do ácido nucleico dentro 
da célula, mas mantêm as proteínas unidas para a 
manutenção da rigidez e estabilidade do vírus fora da 
célula. 
Envelope 
Derivado das membranas celulares. A aquisição do 
envelope é realizada por um processo denominado 
brotamento, e requer primeiramente o direcionamento 
de proteínas virais (espículas) para uma membrana 
celular (local de brotamento) e, posteriormente, ocorre 
a interação entre proteínas virais intracitoplasmáticas 
com essas proteínas virais inseridas na membrana 
celular. 
Ácido nucleicoviral 
A maioria dos genomas virais é composta de uma única 
cópia de cada gene (haploide), comexceção do genoma 
dos retrovírus, que apresentam duas cópias de cada gene 
(diploide). 
Os genomas virais podem ser de fita dupla, fita simples, 
circular ou linear; além disso, podem apresentar genoma 
único (apenas uma fita) ou segmentado, em que a 
informação genética é dividida em diferentes segmentos 
do ácido nucleico. Os genomas do tipo DNA podem ser 
de fita dupla (herpesvírus) ou de fita simples 
(parvovírus). 
Os genomas do tipo RNA de fita simples (RNAfs) 
podem ser de polaridade positiva (RNAfs+), isto é, 
apresentam a sequência genômica que corresponde a 
um RNA mensageiro (poliovírus), que é imediatamente 
traduzido pela maquinaria celular, ou podem ser de 
polaridade negativa (RNAfs–), ou seja, complementar 
ao RNA mensageiro (paramixovírus). 
O conjunto de capsídeo e ácido nucleico é denominado 
nucleocapsídeo. Os termos RNA genômico ou DNA 
genômico são designados para o ácido nucleico, que se 
encontra na partícula viral madura (vírion). 
Biossínteseviral 
A produção de vírions a partir de uma única partícula 
apenas pode ocorrer se essa partícula viral encontrar 
uma célula que possa fazer o processo de replicação. 
Alguns vírus podem infectar vários tipos celulares, 
enquanto outros são bastante restritos quanto ao tipo 
celular que infectam. 
A permissividade de uma célula a determinado vírus, ou 
seja, a capacidade de uma célula replicar ou não 
determinado vírus depende de uma série de fatores 
celulares. Se a maquinaria da célula consegue não 
somente replicar o genoma viral, mas também ter como 
produto a montagem de partículas virais infecciosas, 
dizemos que essa célula é permissiva à replicação desse 
vírus. 
Etapas da biossínteseviral 
Adsorção 
A adsorção é a primeira etapa da biossíntese viral (ou 
ciclo de replicação viral), na qual ocorre a ligação 
específica de uma ou mais proteínas virais com 
proteínas na superfície celular. 
As estruturas formadas por proteínas celulares que são 
reconhecidas pelas espículas virais são denominadas 
Vírus 
receptores – componentes que desempenham funções 
na célula, mas também são utilizados pelas partículas 
virais para esse primeiro contato vírus-célula. 
A existência de receptores na superfície celular, que são 
reconhecidos pelas proteínas virais, torna essa célula 
suscetível à infecção. A suscetibilidade de uma célula é 
limitada à existência de receptores, que não deve ser 
confundida com permissividade, pois algumas células 
podem não ser suscetíveis ao vírus naturalmente por 
falta de receptores, mas podem produzir a progênie 
viral, caso nela seja introduzido, artificialmente, o 
genoma do vírus. 
Penetração 
A penetração ou internalização é um evento que 
depende de energia e envolve a etapa de transferência 
do vírus para dentro da célula. Durante a adsorção, 
mudanças conformacionais nas proteínas virais e 
receptores celulares possibilitam a entrada do genoma 
viral ou do nucleocapsídeo na célula. 
Para alguns vírus envelopados, a adsorção expõe 
aminoácidos hidrofóbicos das glicoproteínas virais, que 
facilitam a fusão entre o envelope viral e a membrana 
plasmática celular (fusão direta), liberando o genoma 
viral para o citoplasma celular. 
Alguns vírus são endocitados pela célula após a 
adsorção. Os vírus que realizam esse processo podem 
ser envelopados ou não. Em geral, para os vírus 
envelopados, a acidificação da vesícula endocítica 
facilita a fusão do envelope viral com a membrana da 
vesícula endocítica (fusão dependente de pH). 
Para os vírus não envelopados, existem mecanismos de 
lise da vesícula endocítica para a liberação do genoma 
viral, podendo ou não depender de pH ácido. 
Formação de um poro na membrana plasmática celular 
e translocação do genoma viral através do poro 
formado, com o restante da partícula viral 
permanecendo no meio extracelular. 
Passagem do vírus inteiro através da membrana 
citoplasmática (penetração direta). 
Estratégias de replicação 
Para que a replicação viral seja bem-sucedida, é 
necessário ultrapassar as barreiras impostas pela 
fisiologia celular. Um exemplo dessas barreiras é a 
compartimentalização celular. 
As células apresentam vários compartimentos, 
delimitados por membranas (p. ex., núcleo, complexo 
de Golgi, lisossomas), cada um com seu microambiente 
específico em termos principalmente de enzimas e 
outras proteínas. 
Devido a isso, a replicação da maioria dos vírus com 
genoma de DNA ocorre no núcleo, pois é nesse local 
que a célula tem a maquinaria necessária para a 
replicação do DNA. Do mesmo modo, a replicação de 
vírus de RNA costuma ocorrer no citoplasma, pois é 
nesse ambiente que uma molécula de RNA pode ser 
traduzida. 
Outras enzimas necessárias para a replicação viral que 
não existem na célula devem ser codificadas pelo 
genoma viral; e, para dar início à infecção, muitas delas 
precisam estar presentes na partícula viral infecciosa. 
Por exemplo, os retrovírus trazem na partícula viral a 
enzima transcriptase reversa, já pronta para dar início ao 
processo infeccioso. 
Classificação de Baltimore 
Os vírus de DNA de fita dupla (DNAfd) são agrupados 
na Classe I. O DNA genômico é transportado para o 
núcleo e imediatamente transcrito em RNAm por 
enzimas celulares. 
A partir dessa transcrição, são traduzidas, 
primeiramente, proteínas regulatórias de toda a síntese 
de proteínas e do genoma do vírus, assim como 
proteínas que conferem vantagens para a produção de 
RNAm viral. Em uma etapa mais tardia da biossíntese, 
são sintetizadas proteínas estruturais,para então 
começar a montagem da partícula viral. 
Os vírus de DNA de fita simples (DNAfs) são 
agrupados na Classe II. Esses vírus fazem uma fita 
complementar ao DNA genômico antes do início da 
replicação, uma vez que a DNA polimerase apenas 
reconhece DNAfd. 
A maioria dos vírus DNA faz sua replicação no núcleo 
da célula, com exceção dos poxvírus constituídos de 
DNAfd, que ficam no citoplasma durante toda a síntese 
de proteínas e de ácido nucleico. Os poxvírus são 
praticamente autônomos com relação a fatores de 
transcrição; já os parvovírus, constituídos de DNAfs, 
são replicados no núcleo celular utilizando-se de 
polimerases celulares. 
Os vírus de RNA de fita dupla (RNAfd) são agrupados 
na Classe III. Para que a replicação tenha início, é 
necessária a síntese de RNAm. Esses vírus trazem a 
enzima RNA polimerase-RNA dependente como parte 
do vírion. 
 
Na Classe IV, temos os vírus de RNA de fita simples de 
polaridade positiva (RNAfs+), que servem como 
RNAm; essa é a maneira mais simples de replicação. 
Assim que é liberado no citoplasma da célula-alvo, é 
reconhecido pela maquinaria de tradução da célula, 
ocorrendo tradução de proteínas, que serão processadas 
posteriormente. 
Esse vírus vai necessitar da enzima de RNA polimerase-
RNA dependente para a replicação do seu genoma, que 
é codificada pelo genoma viral. O RNA genômico serve 
de molde para uma fita negativa complementar, que será 
transcrita novamente em RNA genômico por meio da 
polimerase viral. Durante o processo, muitas fitas 
genômicas são sintetizadas, além de proteínas que serão 
utilizadas para a montagem da partícula. 
Os vírus de RNA de fita simples com polaridade 
negativa (RNAfs–) correspondem à Classe V e não 
podem ser traduzidos diretamente in vivo ou in vitro. 
Assim, seu genoma sozinho não é considerado 
infeccioso. 
Como no caso dos vírus de RNA de fita dupla, é 
necessário que o genoma esteja associado a uma 
transcriptase viral (RNA polimerase-RNA dependente), 
que irá primeiramente sintetizar uma fita complementar 
positiva (RNAm), para somente então ser traduzido. 
Os retrovírus constituem a Classe VI; contêm um 
genoma diploide e, durante o ciclo de replicação, 
sintetizam um DNA intermediário (transcrição reversa). 
Tal transcrição é feita pela enzima transcriptase reversa, 
que tem atividade de DNA polimerase-RNA 
dependente, que irá transcrever o RNA viral em DNA 
para ser integrado no genoma da célula. 
Uma vez inserido no genoma celular, o genoma viral 
recebe o nome de provírus, e a transcrição dos RNAm 
virais é feita por enzima RNA polimerase-DNA 
dependente celular. 
Na Classe VII, estão os vírus com genoma de DNAfd, 
com o envolvimento de um intermediário RNA no ciclo 
replicativo. Esses vírus apresentam também uma 
transcriptase reversa codificada em seu genoma, mas a 
sua produção de RNAm é bastante similar à dos vírus 
DNAfd da Classe I. 
Morfogênese 
Na morfogênese, fazem parte a automontagem, a 
maturação e a liberação do vírus das células infectadas. 
Após a síntese de proteínas iniciais, geralmente 
regulatórias, a transcrição do ácido nucleico e a síntese 
de proteínas estruturais, as partículas virais começam a 
etapa de automontagem, um processo que culmina com 
a liberação dos vírions. 
Os vírus não envelopados podem ser montados no 
citoplasma (picornavírus, reovírus) ou no núcleo 
(papovavírus, adenovírus). Os vírus não envelopados 
dependem da lise da célula para sua liberação, embora, 
atualmente, existam modelos, ainda bastante 
discutíveis, de liberação de alguns desses vírus, sem 
necessariamente destruir a membrana celular. 
Os vírus envelopados adquirem o envelope nas 
membranas celulares, citoplasmáticas, nucleares ou de 
algumas organelas ou vesículas intracelulares. Nesses 
vírus, o processo de aquisição do envelope é 
denominado brotamento, podendo ou não culminar com 
a liberação da partícula viral; isso dependerá da 
membrana utilizada como local de brotamento. 
No caso de brotamento em membranas 
intracitoplasmáticas, a liberação das partículas pode ser 
feita por exocitose de vacúolos ou vesículas contendo 
partículas já envelopadas. 
Em geral, esse processo é feito sem causar dano à 
membrana celular, embora, em alguns casos, o grande 
número de partículas virais brotando em uma célula já 
prejudicada pela infecção viral possa levar à lise celular. 
Na maioria dos casos, os vírus já são infecciosos quando 
liberados da célula infectada; outros precisam sofrer um 
processo de maturação após a sua liberação. 
Vírus-satélites 
Um vírus-satélite contém ácido nucleico “incompleto”, 
sendo necessário outro vírus para completar seu ciclo 
replicativo. Os vírus associados ao adenovírus (AAV) 
são um exemplo – para ter sua replicação efetivada, 
necessitam da coinfecção com um adenovírus ou 
herpesvírus. A função auxiliar (helper) desses vírus 
varia de um sistema para outro. 
Viroides 
Não codificam proteínas, mas podem replicar seu 
genoma independentemente do vírus helper. Replicam-
se no núcleo da célula com o auxílio das proteínas 
celulares, sem que, em nenhum estágio, façam a síntese 
de DNA ou proteínas. 
A enzima que replica o RNA do viroide é a RNA 
polimerase II celular (anteriormente denominada 
polimerase DNA dependente), que normalmente replica 
RNA a partir de DNA; no entanto, nesse caso, devido à 
estrutura secundária da molécula, faz essa replicação 
incomum. 
Vírus defectivos 
Muitos vírus com genoma de RNA e alguns vírus de 
DNA, como os adenovírus, produzempartículas 
defectivas interferentes (DI, defective interfering) 
quando há alta multiplicidade de infecção, isto é, 
quando se inocula grande quantidade de vírus na célula 
hospedeira. 
As partículas defectivas contêm genomas incompletos 
ou defectivos, replicam-se somente se outro vírus 
completo infectar a mesma célula, mas em maior 
velocidade devido ao tamanho reduzido. As partículas 
DI são importantes porque estabelecem infecções 
persistentes, alterando o curso da infecção e interferindo 
na replicação completa da partícula. 
Estratégias de replicação dos vírus 
Diversos mecanismos de sobreposição gênica, tais 
como síntese de poliproteínas, mudanças de fase de 
tradução (frameshift), supressão de códons de parada, 
entre outros, são empregados durante a expressão 
gênica viral nas células hospedeiras. 
Esses mecanismos refletem a plasticidade da 
informação genética dos vírus e garantem a síntese de 
todas as proteínas virais necessárias para que o ciclo de 
replicação seja completado e novas partículas 
infecciosas sejam montadas e liberadas a partir da célula 
hospedeira. 
Podem ser de fitas simples ou duplas de DNA ou de 
RNA, de polaridade positiva, negativa ou ambas 
(ambivalente, ambisense), de topologia linear ou 
circular, além de serem compostos por um ou mais 
segmentos genômicos que podem conter informações 
genéticas diferentes em cada segmento ou apresentar a 
mesma informação em ambos os segmentos (genomas 
diploides). 
Dentre os vírus de RNA de polaridade positiva, nos 
quais o genoma já é o próprio RNA mensageiro 
(RNAm), estes podem apresentar diferenças nas 
modificações presentes nas extremidade das moléculas 
de RNA. 
Os vírus constituídos por genomas de RNA de 
polaridade negativa apresentam, invariavelmente, em 
suas extremidades 5′ e 3′, sequências líder (leader) e 
rastreadora (trailer), respectivamente. Essas sequências 
estão presentes tanto nos genomas não segmentados 
quanto nos segmentados e apresentam graus variados de 
complementaridade. 
Para os vírus constituídos por genoma de RNA de fita 
simples segmentado, cada proteína viral é codificada 
por um RNA genômico diferente. 
Para os vírus com genomas constituídos por fitas duplas 
de RNA, a fita codificante é modificada pela adição de 
cap na extremidade 5′; contudo, sua extremidade 3′, 
apesar de modificada (presença de umabase difosfato), 
não apresenta poliadenilação. 
Todos os vírus com genomas constituídos por fitas 
duplas de RNA apresentam mais de um segmento de 
RNA genômico (segmentados); assim, cada proteína 
viral é codificada por um dos RNA. 
O RNA genômico não serve como molde para a 
tradução proteica logo após a entrada do vírus na célula 
hospedeira; o primeiro evento direcionado pelos RNA 
genômicos é a transcrição de RNAm subgenômicos a 
partir das extremidades 3′. 
Assim como nos vírus com genomas constituídos por 
moléculas de RNA, as diferentes famílias de vírus com 
genomas constituídos por moléculas de DNA também 
apresentam organização genômica variada. 
Uma característica comum, entretanto, é a presença de 
sequências promotoras, em cis, que irão determinar a 
transcrição dos RNAm virais. Além disso, alguns 
genomas apresentam sequências de íntrons intercalantes 
às regiões exônicas codificantes. 
Tais íntrons são removidos por splicing pela maquinaria 
celular de processamento e, dessa maneira, nos 
genomas desses vírus, há sinais de reconhecimento de 
locais de splicing comuns ao próprio genoma das 
células hospedeiras desses vírus. 
A existência de origens de replicação nos genomas dos 
vírus de DNA é um requerimento básico para que sejam 
reconhecidos pelo complexo das DNA polimerases 
virais ou celulares e para que se inicie o processo de 
replicação. 
Estratégias de replicação e expressão dos vírus 
contendo genoma de DNA 
Com exceção dos vírus das famílias Poxviridae, 
Asfarviridae e Iridoviridae, todos os vírus comgenomas 
constituídos por DNA apresentam replicação nuclear. 
Dessa maneira, os vírus das famílias Polyomaviridae, 
Papillomaviridae e Parvoviridae dependem das 
maquinarias de transcrição e tradução celulares para a 
expressão e replicação de seus genomas. 
Estratégias de replicação e expressão dos vírus 
contendo genoma de RNA 
Os vírus com genoma constituído por RNA são 
considerados únicos em suas estratégias replicativas, 
uma vez que suas replicases são as únicas na natureza 
que sintetizam moléculas de RNA a partir de moldes de 
RNA. 
Três estratégias de replicação distintas podem ser 
identificadas nos vírus de RNA. Elas estão relacionadas 
com a polaridade do RNA genômico e com a presença, 
na partícula viral, de uma replicase com atividade de 
DNA polimerase a partir de moldes de RNA. 
Os vírus de RNA de polaridade positiva, cujo genoma é 
a própria molécula de RNAm (com exceção dos 
retrovírus), não empacotam a replicase viral, uma vez 
que, ao ficar disponível no citoplasma das células 
hospedeiras, o genoma leva à síntese imediata das 
proteínas virais. 
Os vírus com genoma de RNA de polaridade negativa 
necessitam empacotar sua própria polimerase nas novas 
partículas virais, uma vez que o RNA genômico será 
inicialmente transcrito dentro das células, produzindo, 
então, espécies de RNAm que serão moldes para a 
síntese das proteínas virais. 
Vírus de RNA de polaridade positiva 
Os mecanismos de replicação do vírus de RNA de 
polaridade positiva (RNA+) (excetuando os retrovírus) 
são os menos complexos dentre todos os vírus de RNA 
e de DNA. 
A replicação dos vírus de RNA+ pode ser dividida em 
duas estratégias básicas: 
Tradução da poliproteína viral precursora completa 
(contendo todas as ORF codificadas pelos vírus); 
processamento do precursor por proteases virais; 
transcrição da fita de RNA complementar (negativa). 
Tradução da poliproteína viral precursora contendo 
somente as proteínas não estruturais; processamento do 
precursor não estrutural pela protease viral; transcrição 
da fita de RNA complementar (negativa) pela RpRd 
viral a partir do molde genômico.