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Virologia - P1 Aula 1 - Introdução à Virologia Propriedades dos Vírus Os vírus são os menores e mais simples microorganismos que existem. O genoma é composto por DNA ou RNA. Carregamos genomas virais em nosso próprio genoma. Podem infectar animais silvestres ou domésticos, plantas e insetos, e ainda podem quebrar barreiras de espécie causando zoonoses. Como por exemplo o calcivirus, um grupo e vírus de genoma de DNA simples de sentido positivo que causam doenças no trato respiratório e digestório. Os genomas são parasitos moleculares obrigatórios. Não são vivos, portanto um hospedeiro celular é obrigatório para sua replicação, seja "in vitro" ou "in vivo" e as células infectadas são a manifestação do que é codificado pelo genoma viral. No hospedeiro, o vírus direciona a produção de outras moléculas de genoma e sua transmissão dentro de partículas a novas células e hospedeiros. Novas partículas são formadas a partir de produtos pré-formados. As novas partículas são desorganizadas na nova célula Virus replicam pelo arranjo de componentes pré-formados em muitas partículas. Os genomas virais são muito diversificados e todos devem ser capazdes de produzir um RNAM que seja traduzido pelos ribossomos da célula hospedeira. Todos possuem um genoma recoberto por uma partícula protéica (“Entregadora”) – Capsídeo. O genoma contem informações para iniciar e completar um ciclo infeccioso em uma célula susceptível e permissiva. Todos os genomas são capazes de se estabelecerem em hospedeiros para manutenção e “sobrevivência” As estratégias são variadas e particulares a cada família viral: 1) Tamanho, natureza e topologia do genoma 2) Diferentes partículas 3) Inacreditáveis estratégias de codificação do genoma 4) Diversidade de tropismo por tecidos / hospedeiros 5) Grau de patogenicidade (benignos a patogênicos) Para isso, como os vírus não se locomovem, tem que primeiramente, encontrar o hospedeiro, depois, tem que escapar das barreiras naturais (ex: camada de pele morta) e nas rotas de entrada pelos tecidos, enfrentam a imunidade inata e a adquirida. Algumas teorias para a origem dos vírus são: jehgoncalves5267@gmail.com jehgoncalves5267@gmail.com jehgoncalves5267@gmail.com jehgoncalves5267@gmail.com jehgoncalves5267@gmail.com Teoria de evolução retrógada/teoria regressiva propõe que os vírus evoluíram por simplificação ou regressão de parasitos intracelulares que perderam sua autonomia metabólica, ao perder os genes requeridos para a replicação independente, durante as reproduções no processo de evolução. Teoria da origem celular: O vírus seria descendente de componentes celulares que adquiriram a habilidade de replicar dentro da célula hospedeira. Teoria do RNA catalítico: Supõe que antes das células modernas, o RNA era o material genético. O Rna catalíticio ou Ribozima é uma enzima de ácidos nucléicos que catalisava as reações químicas nas células. *Ribozima: catalisador biológico não proteico. Ribose=Açúcar + Enzima=função Classificação internacional dos vírus (1973) Características: Tipo de ácido nucléico Organização do genoma Estratégia de replicação Estrutura do vírion Grupos de vírus de acordo com critérios epidemiológicos: Gastroenterites virais (astrovirus, calicivirus, rotavirus, coronavírus, norovírus e adenovírus) Arbovírus (bunyavírus, flavivírus, togavírus, arenavírus) Vírus respiratórios (vírus influenza, rinovírus, RSV, vírus parainfluenza, coronavírus e adenovírus) Vírus sexualmente transmitidos (HBV, HIV, CMV, HPV) Hepatites Virais (vírus das hepatites A-E) Estudos dos vírus: Microscopia eletrônica e Propagação em sistemas hospedeiros. O conhecimento da Virologia Veterinária Básica é o ponto de partida para o gerenciamento das doenças viróticas, que afetam os animais domésticos e selvagens, e humanos em contato com estes. Aula 2 - Estrutura e composição dos vírus Fora de uma célula viva os vírus são estruturas químicas. A sua atividade biológica só é adquirida no interior de células vivas, por isso são parasitas intracelulares obrigatórios. A partícula viral é a estrutura básica composta de ácido nucléico empacotado, são biologicamente inativas e relativamente resistentes no meio extracelular, possui características para garantir a resitênia às adversidades do meio, impedindo assim que se interrompa a passagem de um indivíduo para outro e mantendo o seu número populacional. jehgoncalves5267@gmail.com jehgoncalves5267@gmail.com Função das proteínas estruturais virais: Proteção do genoma durante o transporte entre células e entre hospedeiros, uma função fundamental, pois é no genoma que estão todas as características do vírus necessárias a replicação. Interação com a membrana da célula para formar o genoma Reconhecimento e empacotamento do genoma “Entrega do genoma” – receptores celulares Estrutura e composição da partícula viral: Subunidade: cadeia polipeptídica (proteína) Unidade estrutural ou protômero: associação das subunidades que formam o capsídeo. Capsídeo (Capsa: caixa, em latim): associação de protômeros ou unidades estruturais que se organizam formando uma camada proteica que envolve o genoma, configurando proteção. Estrutura metaestável A estrutura viral apresentam duas propriedades aparentemente opostas para desempenhar duas funções fundamentais: proteger e liberar o genoma. Ao mesmo tempo que a estrutura viral é resistente o suficiente para proteger o genoma no exterior da célula, é levemente instável, reservando energia para poder se dissasociar, dentro da célula, permitindo a liberação do genoma necessário para a formação de novos vírus. E - Energia para que o a ligação se desintegre 1 - Estado metaestável - precisa de menos energia pra ser atingido) 2 - Configuração transitória 3 - Estado estável - precisa de mais energia para ser atingido Nucleocapsídeo ou core: Camada proteica formada por unidades estruturais que se organizam que interagem diretamente através de sua proteína com o ácido nucleico do genoma. Envelope: Derivado da membrana da célula infectada (camada bilipídica) levado pelo vírus como um envelope ao sair da célula após a replicação, nele há a proteina para entrar na próxima célula. Não está presente em todos os vírus, apenas nos envelopados. Virion: partícula completa e infecciosa. *FORA DA CÉLULA Outros componentes do vírion: Enzimas (polimerase, integrase, protease....) e componentes celulares que foram carregados ao sair da célula. Ferramentas para estudo estrutural dos vírus: Microscopia eletrônica Cristalografia e Raio-X Crioeletro microscopia Ressonância magnética nuclear *Os primeiros vírus observados foram aqueles mais abundantes: os gastroentéricos que ao cairem no meio ambiente, encontram como desafio resistir a diversos fatores até chegar no hospedeiro, como: temperatura, partículas presentes no meio, componentes químicos, entre outros. *Dose infecciosa: dose mínima para conseguir instalar a infecção. Aula 5 - Ciclo de replicação viral É a sucessão de eventos que permite a produção de partículas virais filhas. Precisa ocorrer em célula permissiva. *Susceptibilidade refere-se à capacidade das células de serem infectadas naturalmente pelo vírus, permitindo a penetração. *Permissividade refere-se às condições intracelulares para a ocorrência das fases intracerlulares da multiplicação viral. Uma vez que haja no nicho uma célula permissiva ao vírus em questão, o ambiente (ex: vento, sangue) vão se encarregar de levar o vírus até o receptor específico para ele na célula. Varia de acordo com o vírus e com a célula hospedeira, pode variar conforme o tempo decorrido, a supressão de alguma etapa, a quantidade de vírus, entre outros. A produção de RNAm viral é uma de suas etapas cruciais, para que a progênie viral sejaproduzida. Curva de crescimento viral A curva de crescimento de um passo descreve a replicação viral ao longo de um período de tempo após a infecção. Em vários momentos após a infecção, amostras são testadas quanto a vírus infecciosos, tanto intracelularmente quanto extracelularmente, o vírus total em qualquer momento é a soma desses dois. Quando esses títulos são plotados em função do tempo, obtém-se uma curva de crescimento em que podem ser reconhecidos os seguintes estágios: (1) adsorção e penetração, (2) período de eclipse, (3) maturação e (4) liberação. Etapa 1 - Adsorção Nesta etapa, o vírus "gruda" na superfície da célula. Para isso acontecer, precisará haver complementariedade entre as moléculas da superfície do vírus e da célula hospedeira. *Complementariedade: Interação ligante (Vírus) - receptor (célula). No caso de vírus nu, o ligante é o componente do capsídeo, no caso de vírus envelopado o ligante está no envelope (espícula). Ocorre através de uma primeira ligação do vírus com a célula, permitindo o maior contato com estruturas da célula, para o reconhecimento inicial, e depois por um co-receptor que completa a adsorção. Precisa haver uma especificidade entre ligante e receptor, portanto para a célula ser permissiva precisa de um receptor específico para o vírus. Etapa 2- Penetração Depois que o vírus está adsorvido na superfície da célula, o ligante interage com o receptor, levando a uma transdução de sinal que leva a uma sucessão de eventos intracelulares (cascata de sinalização) para a endocitose, através de envaginação da membrana. A célula vai digerir o que está na vesícula, para isso ela gasta energia para acidificar o ph na vesicula. Alguns vírus dependem de um mecanismo de entrada para poder sofrer endocitose, uma ativação, podendo ela ser através de variação de ph ou pela ligação com receptor. Virus envelopados: sempre passam por fusão de membranas. Vírus nus: penetra na célula o genoma ou o núcleocapsídeo, através de um processo de permiabilização de uma região na membrana celular. Etapa 3 - Desnudamento É saída do genoma do capsídeo ou exposição de parte dele para que componentes da célula tenham contato com ele. Desestruturação do capsídeo: Como o capsômeros do capsídeo são unidos por ligações não covalentes, podem ser influenciadas pelo meio (ex: alteração no pH e concentração de íons) e serem enfraquecidas. Etapa 4 - produção de RNAm Quando a célula tem acesso ao genoma viral, pode através dele, sintetizar o RNAm. Etapa 5 - Tradução Os RNAm se ligam aos ribossomos das células que não conseguem os diferenciar e os traduzem, formando as proteínas virais (estruturais e não estruturais), usando GTP como energia. Essa etapa ocorre exalonada (em partes) Nessa fase a célula não tem mais partícula viral, agora ela é uma célula infectada contendo genoma do vírus. Etapa 6 - Replicação do genoma A célula permissiva dispõe de componentes proteicos para replicação do vírus. Ocorre a produção de vários genomas virais e pode haver produção de uma molécula intermediária ou ácido nucleico, que não é genoma do vírus filho. Até essa etapa a célula está produzindo componentes virais que estão se acumulando. Etapa 7 – Montagem O acúmulo de proteínas aumenta a probabilidade de formação de ligações não covalentes entre elas, formando o capsídeo e os genomas virais cópias produzidos vão sendo colocados neles. Etapa 8 - Liberação A liberação da progênie no meio extracelular pode ocorre por lise da célula hospedeira quando o vírus é nu ou por brotamento (exocitose) quando o vírus é envelopado, ou seja, o vírus é empurrado contra uma região da membrana cheia de espículas virais que foram produzidas na tradução e acumuladas nessa região, conforme o núcleocapsídeo é empurrado ele recebe esse revestimento que constituirá o envelope. *Espícula viral tem como função de adsorção e interação com a célula do hospedeiro. *Envelope tem como função interafir com a célula do hospedeiro porque o capsídeo não é designado para fazer isso nos vírus envelopados. Aula 4 - Patogenia das infecções virais “A sobrevivência dos vírus como espécie depende de infecções sucessivas e contínuas de diferentes indivíduos e/ou de infecções prolongadas no mesmo indivíduo” Patologia em nível celular: Tipos de infecção (abortivas/produtivas) Interação vírus-célula (produtos virais e componentes celulares) Efeito da replicação (metabolismo celular e toxicidade de produtos da replicação do vírus) Apoptose Patologia em nível do hospedeiro: Penetração e disseminação Patogenicidade e Virulência A infecção viral depende do balanço entre as estratégias virais para perpetuar no organismo e dos mecanismos de defesa do hospedeiro para erradicar o agente. *Patogenia é determinada pela combinação entre efeitos diretos e indiretos da replicação viral e as respostas do hospedeiro à infecção. *Virulência: fatores do vírus que determinam se pode ou não causar a doença. Fatores de virulência: Genes cujos produtos afetam a capacidade replicativa do vírus. Produtos gênicos que atuem na disseminação no hospedeiro. Produtos virais que afetam a resposta imune. Produtos virais tóxicos para a célula e/ou hospedeiro. Fatores de susceptibilidade : Raça, idade, sexo, condição corporal, estado fisiológico. Fatores de resistência: A resistência pode ser imunidade natural e imunidade adquirida. Refratariedade: grau de resistência absoluta a um determinado agente. fenômeno inato, inespecífico e invariável que impede que o indivíduo se infecte por determinados microorganismos, neste caso, mesmo que variem as condições intrínsecas e extrínsecas do indivíduo, este não adquire determinadas infecções. Tropismo viral é determinado pela presença de receptores na membrana das células hospedeiras, os quais interagem especificamente com proteínas (antireceptores) virais, possibilitando a entrada do agente infeccioso no citoplasma. O encontro do vírus com a célula pode determinar o tropismo (predileção do vírus por determinadas células, tecidos ou órgãos do hospedeiro para se multiplicar).Os receptores virais são moléculas específicas presentes na superfície celular que desempenham funções diversas na biologia das células, das quais o vírus se utiliza para se ligar e iniciar a infecção, o que também pode determinar o tropismo. Patologia em nível celular Infecções não-produtivas: Bloqueio em uma etapa intracelular da replicação. Infecções latentes: Expressão gênica viral limitada e persistência do genoma viral na célula hospedeira. Infecções produtivas: produção de progênie viral, com alteração ou morte celular. Infecções produtivas persistentes: Produção de vírus pequena por períodos ou indefinidamente. Oncogênese Interações dos vírus com as células Alterações fisiológicas: efeitos secundários das interações entre os produtos virais e componentes celulares. Efeitos tóxicos Acúmulo excessivo de proteínas e ácidos nucléicos. Subversão da maquinaria celular de tradução. Inibição (ativação) da síntese de DNA celular. Apoptose. Proteínas de fusão Inibição de tradução celular Ruptura do citoesqueleto da célula hospedeira Corpúsculo de inclusão Efeitos da replicação viral nas células hospedeiras Interferência com a síntese de macromoléculas Alterações morfológicas Lise celular - vírus citolíticos. Sincícios, vacúolos, corpúsculos de inclusão. Vírus não citolíticos -injúrias severas e/ou morte celular. Apoptose por vírus: indução ou repressão. Patogenia em nível de hospedeiro Capacidade de: Penetrar no hospedeiro pela via adequada. Realizar replicação primária em tecidos próximos à entrada Escapar dos mecanismos naturais de defesa do organismo Disseminar-se para os tecidos e órgãos-alvo Replicar eficientemente nesses tecidos Produzir ou não injúria tecidual Penetração e replicação primária: Pele e mucosas superficiais Trato respiratório Orofaringe e trato digestivo Mucosa urogenital Infecções localizadas x infecções disseminadas Localizadas: após a replicação, o vírus pode se manter localizado: disseminação pelo epitélio e contenção pela estrutura do tecido e sistema imune; Disseminadas: vírus se disseminam além do sítio primário. Se mais órgãos forem atingidos: infecção sistêmica. Disseminação local: liberação pela superfície do epitélio Disseminação hematógena – viremia: Liberação pela superfície basolateral após penetração, invade tecidos subjacentes ou inoculação direta; Disseminação nervosa: entrada por replicação em terminações neurais ou via hematógena Localização das infecções É específica devido ao seguintes fatores: Via de penetração e replicação primária Via de disseminação Tropismo tecidual e celular do vírus Mecanismos imunológicos do hospedeiro Infecções da pele e tegumento Sítios de replicação primária ou replicação secundária. Infecções por contato: eritema, edema, máculas, pápulas, vesículas, pústulas e erosões. Infecções sistêmicas: eritema, petéquias e sufusões na pele e/ou mucosas (trombocitopenia). Infecções do trato respiratório Fatores: Inalação de grande quantidade de ar contaminado. Hábito investigativo olfatório de várias espécies animais. Grande superfície das vias respiratórias. Diversidade do epitélio de revestimento. Conexão direta com o SNC. Edema e inflamação - perda ciliar, de muco e destruição focal. Colonização bacteriana secundária. Dificuldade respiratória. Infecção por viremia - replicação no tecido linfóide adjacente. Excreção - muco, saliva, tosse, espirro, na água e alimentos. Transmissão - contato direto ou indireto, aerossóis. Infecções do SNC Neuratrópica: infecção de células neurais pela via hematógena ou neural a partir do sítio periférico. Neuroinvasiva: entra no SNC após infecção de sítio periférico. Neurovirulenta: o vírus pode causar doença no SNC. Ex: HSV possui baixa neuroinvasividade e alta neurovirulência. Caxumba possui alta neuroinvasividade e baixa neurovirulência Raiva possui alta neuroinvasividade e alta neurovirulência Fatores: Acesso direto ao encéfalo Produtos virais tóxicos Barreira hematoencefálica Aliberação de citocinas Infecções do sistema linforreticular e hematopoiético Variedade e multiplicação e multiplicação contínua, favorecem a replicação vírus. Infecção fetal Taxa de multiplicação celular elevada. Perdas reprodutivas, teratogenia , abortos e natimortos. Padrões principais de infecção Infecção aguda Rápida replicação e produção de progênie viral, e rápida erradicação do agente. SUBCLÍNICAS à MANIFESTAÇÕES CLÍNICO-PATOLÓGICAS Ex: infecções entéricas; influenza, raiva e Parvovirus canino Infecção crônica Persistência do agente no hospedeiro por longos períodos, muitas vezes pelo resto da vida Hospedeiro: Imunidade Inata incapaz de erradicar o vírus Agente: Persistência por estratégias evolutivas Os níveis de replicação e excreção viral nas infecções crônicas são muito mais baixos do que nas infecções agudas (detecção). Tipos de infecções e Fatores: Biologia do agente Dinâmica da replicação viral (ausência ou presença de replicação ativa) – LATENTE OU PERSISTENTE Duração Infecções latentes Longos períodos de absoluta ausência de replicação viral intercaladas com episódios esporádicos de reativação, replicação e excreção viral. Escape à vigilância imunológica. Genoma viral em forma de epissomo. Reativação por estresse ou corticóides endógenos Reativação permite a perpetuação. Infecção persistente Pode ser clássica ocorrendo em todos os indivíduos e se prolonga por tempo indeterminado, toda a vida do animal. Ou pode ser temporária com número variável de indivíduos, com duração variável e soroconversão. Grande parte dos animais portadores conseguem erradicar a infecção após algum tempo. Aula 5 - Genética e evoluções virais Classificação dos vírus: sistema de Baltimore Atividade revisora das polimerases de DNA As polimerases de ácidos nucléicos tem como função a sintetização de ácidos nucléicos. Dependendo do tipo de genoma do vírus, existem enzimas replicases diferentes para a síntese de uma nova fita. As enzimas são classificadas como DNA polimerase e RNA polimerase: Genoma de DNA: DNA polimerase (reconhece desoxirribonucleotídeos) Genoma de RNA: RNA polimerase (reconhece ribonucleotídeos). Além disso, a DNA polimerase possui atividade revisora e a RNA polimerase não. A atividade revisora é a capacidade que as enzimas polimerases tem de remover um nucleotídeo, quando o pareamento não é perfeito, logo após a sua adição a molécula nascente de ácido nucleico, as polimerases de DNA pegam nucleotídeos livres e os adicionam na cadeia nascente de ácido nucleico. Se esse pareamento não é perfeito a DNA polimerase tem a possibilidade de desfazer a interação covalente que permitiu a evolução daquele nucleotídeo, removendo. Então, essa enzima tem a capacidade biológica de se fazer o reconhecimento do mal pareamento e eventualmente ela consegue retira-lo. Isso faz com que a ocorrência de erro de nucleotídeo diminua muito, porém não consegue corrigir todo pareamento anormal. Então, esse tipo de modificação no código genético que pode vir a não ser corrigido é chamado de mutação espontânea porque acontece pelo erro da polimerase é inerente a produção de qualquer ácido nucleico. Em amarelo, se encontra a DNA polimerase, que possui toda uma estrutura que permite o encaixe exato do DNA em seu sítio catalítico na enzima. Em vermelho é a área que está sendo polimerizada. Em cada adição, ela checa se o pareamento entre as fitas está correto. Quando há algum erro de pareamento, a DNA polimerase corre no sentido inverso (3’ 5’ – o certo é 5’3’) para consertar esse pareamente errado. Se ainda sim o paremento continuar errado, ele permanecerá daquele jeito, logo, a mutação que ocorre na fita produzida e que é corrigido pela DNA polimerase é a mutação que acabou de acontecer. Ou seja, a falta de correção é erro da polimerase. Só que a proporção que isso acontece na produção de DNA é muito menor que a proporção de ocorrência desse tipo de mutação na posição de RNA. Porque as RNA polimerases produzem RNAm e RNAr. Os vírus de genoma RNA não podem ser replicados pelas DNA polierases, eles precisam de uma enzima especifica (RNA polimerase) para que sejam reconhecidos. As RNA polimerases não são capazes de realizar correções como a DNA polimerase, por isso a taxa de erro na fita de RNA é maior. Na célula, uma DNA polimerase DNA dependente é uma enzima que produz DNA copiando de DNA, essa dependência à DNA define bioquimicamente qual é o molde que ela é capaz de copiar. A RNA polimerase que se tem na célula são todas DNA dependentes, elas produzem RNA copiando do DNA. No vírus, o genoma viral é RNA polimerase RNA dependente, ou seja, para replicação do genoma viral precisam da atividade da RNA polimerase, isso é uma exigência bioquímica que a maioria dos vírus de genoma RNA tem que faz com que a célula não tenha condições de suprir. A RNA polimerase DNA dependente não atendem a necessidade dos vírus de genoma RNA, eles precisam de uma enzima que produz RNA copiando de RNA (RNA polimerase RNA dependente), uma vez que as células animais não possuem essa enzima. Logo, é o vírus que precisa possuir essa enzima que pode estar presente na estrutura do capsídeo ou pode estar no cerne da partícula viral chegando pronta na célula. Mas há um caso específico de vírus de genoma RNA em que seu próprio genoma viral funciona como mRNA. Replicação do DNA: deslocamentoda fita molde Exemplo de Adenovírus em que se tem uma replicação muito diferente do parâmetro celular. No parâmetro celular sem as duas fitas da molécula fita dupla de DNA sendo replicadas concomitantemente, em contrapartida entre os vírus existem casos em que esse processo não acontece dessa maneira. No caso da replicação do Adenovírus se tem uma fita que inicia a replicação e depois há a replicação da outra. O genoma do vírus fita dupla de DNA, uma aparece em azul escuro e a outra em azul claro. A fita azul clara está sendo usada como molde e a DNA polimerase viral começa a produzir a fita molde que também aparece em azul escuro, quando essa replicação termina começa a replicação da fita que ficou em revestida de proteínas impedindo que essa fita se enovelasse sobre ela mesma em uma ação análoga as SSD da replicação do DNA celular, então essa fita que ficou em stand bay é circularizada, e aí se tem a replicação dela. Primeiro uma fita e depois a outra. Replicação de DNA: método do círculo rolante Os genomas circulares pequenos são replicados em direção bidirecional, semelhante ao que ocorre com os plasmídios. Acredita-se que a replicação do DNA dos poliomavírus (cadeia dupla circular) seja mediada por um mecanismo giratório que contêm a endonuclease e ligase. A endonuclease clivaria uma das cadeias, permitindo a replicação de um pequeno segmento. Esse "corte" seria então reparado (ligado) pela ligase. Esse processo de replicação costuma acontecer em moléculas de DNA fita dupla circulares. Há a molécula de DNA de fita dupla, uma das fitas sofre um corte em um ponto, a partir da extremidade 3’ dessa fita molde, a DNA polimerase começa a produzir uma fita nova que aparece em vermelho, gerando uma cópia da fita que não sofreu corte nenhum e essa enzima polimerase vai seguir a trajetória dessa fita molde, como é uma fita circular se supõem que ela fique girando em volta do molde como se fosse um circulo rolante. A cada volta há a produção de uma fita molde e com isso ela vai empurrando a fita original que sofreu o corte de modo a criar um nicho. Á medida que o processo se desenvolve vai se originando uma molécula de fita dupla linear que costuma ser muito comprida formada pela repetição de cópias genômicas. Replicação de RNA viral Na replicação do RNA viral de fita simples com polaridade negativa há a necessidade do intermediário replicativos que é a molécula que vai permitir a produção de cópias de genoma viral. Então, se o genoma desse vírus é fita simples negativa, ele tem que ser produzido a partir de um molde fita simples positiva, por isso é produzida essa cópia de polaridade positiva, para que o vírus seja capaz de produzir cópias genômicas. Essa cópia positiva pode ser o mRNA. Transcrição reversa de genoma viral ROXO - DNA VERDE - RNA A DNA polimerase RNA dependente faz a transcrição reversa de acordo com a sequencia de bases presentes no RNA, produzindo DNA. . Então enzima faz a transcrição reversa, produzindo uma fita dupla híbrida RNA/DNA, e aí se ativa a atividade exonucleásica (significa que essa enzima reconhece a extremidade da molécula de ácido nucleico e começa a remover os nucleotídeos). Então, a enzima degrada o RNA A partir de um momento já se tem DNA, pode-se usá-lo como molde para produzir mais DNA. Então, se tem atividade de DNA polimerase DNA dependente e ao final de ação da transcriptase reversa se vai ter a informação genética viral que inicialmente está codificada em RNA de fita simples, agora codificada em DNA de fita dupla que para biologia dos retrovírus isso é fundamental. *Recombinação: troca de um segmento de material genético entre dois cromossomas virais em locais onde existe grande homologia. Como resultado, a progênie é diferente dos dois vírus parentais. Interação genética entre vírus: Recombinação intra-molecular Mediada por enzimas celulares entre duas regiões de uma única molécula de DNA de cadeia simples, resultando numa alça da região intermediária, liberando uma molécula de DNA cadeia dupla menor e uma molécula separada de DNA de cadeia dupla. O reverso dessa reação também pode ocorrer, resultando na integração de uma molécula de DNA cadeia dupla em uma outra molécula de DNA cadeia dupla. Esse tipo de recombinação ocorre tipicamente em vírus DNA não-segmentados. Mas acontece que a instabilidade da informação genética viral pode ser perturbada por um outro mecanismo básico muito relevante na biologia dos vírus. O primeiro mecanismo que se vem discutindo é a mutação espontânea ligada a frequência de erro da enzima polimerase que está sendo produzida pelo ácido nucleico. Um outro mecanismo que também interfere na atividade estabilidade da informação genética que é a Recombinação intra-molecular. A recombinação é uma modificação que acontece quando de unta moléculas de ácido nucleico previamente produzidas. A Recombinação é intra-molecular, porque vai unir trechos de moléculas de ácidos nucleicos diferentes a partir de uma ligação fosfodiester interna da cadeia polinucleotídica. Essa Recombinação intra-molecular ela só acontece diante a situação de interação entre vírus. Não se pode pensar sobre vírions interagindo uns com os outros porque eles são metabolicamente inertes tornando impossível a interação. Essa interação entre vírus pode ocorrer se dois vírus estiverem infectando uma célula ao mesmo tempo, então a co-infecção viral se cria a possibilidade de interação entre os vírus, porque ambos os vírus vão estar fazendo o seu ciclo de replicação e a partir daí se cria condição básica para que o vírus interaja com o outro. Se fala em interação genética significa que o genoma dos dois vírus não interagiu. Quando a interação ocorre na etapa da replicação do genoma viral, tem-se duas cepas virais diferentes pertencentes a uma mesma espécie. Para se ter interação entre vírus não pode ter um vírus de gripe interagindo com o vírus HIV, pois são vírus filogenéticos muito diferentes, mas agora se considerar vírus parentes próximos, particularmente se forem cepas virais da mesma espécie viral, a compatibilidade bioquímica entre ele será máxima, porque fazem parte da mesma espécie. Logo, se tem dois genomas virais de dois vírus cujos o genomas tem o mesmo tipo de formação gene A e gene B, porém são de cepas diferentes. Quando esses dois genomas estão sendo replicados dentro da mesma célula se tem uma recombinação intra-molecular em que um trecho do genoma é produzido com continuidade com o trecho correspondente ao outro genoma, criando um novo genoma no qual se tem os dois genes sem mutação. Interação genética entre vírus: Recombinação inter-molecular Esse tipo de recombinação inter-molecular só acontece em vírus cujo o genoma seja segmentado, ou seja, o genoma é formado por mais de uma segmento de ácido nucleico. A interação entre os vírus se dá na etapa de montagem das partículas virais víricas – estapa da replicação do genoma. Se tem os dois ciclos replicativos dos dois vírus pertencentes as cepas diferentes da mesma espécie viral acontecendo dentro da célula. Então a célula está cheia de cópias de genoma em vermelho e cheia de cópias de genoma em verde. Pode-se ter uma mistura de segmentos genômicos no momento da montagem de algumas das partículas virais. Uma partícula viral que tem os oito segmentos genômicos característicos da espécie, mas que possui sete de uma cor e o oitavo de outra cor, isso é equivalente ao outro mecanismo de recombinação, porém sem o envolvimento da formação de uma ligação covalente dentro da cavidade de cada um dos segmentos genômicos. Interação não genética Existe a possibilidade de interação não-genética, a interação entre vírus é aquela que inclui recombinação por conseguinte interação entre genomas.Pode se ter a interação entre produtos gênicos (proteínas) que vai acontecer sempre na etapa de montagem, a célula está cheia de proteínas do vírus A, cheia de proteínas do vírus B e na hora de montar as partículas algumas dessas partículas filhas podem ser montadas com uma mescla de proteínas de um vírus e d outro, mas o genoma fica intacto. Então na interação não-genética se tem uma mistura fenotípica em que se pode ter um capsídeo eventualmente no envelope de um vírus sem mistura nenhuma, com proteínas do vírus e com o genoma do outro, gerando o pseudotipo viral. Um vírus que sofreu mistura fenotípica em que o genoma não apresenta alteração, quando esse vírus infecta uma célula a descendência/progênie desse vírus será correspondente ao genoma que ele possui. Como consequência dessas variações genéticas, a capacidade do vírus que sofreu essa mutação e essa alteração antigênica consequente para o reconhecimento da resposta imunológica de memória, isso é importante porque depois de um contato inicial se tem uma memória imunológica que pode ser utilizada como combate desse agente ou na permanência desse agente no organismo inicialmente infectado. *Mutação: A mutação é uma variabilidade genética do código genético, quando um nucleotídeo é colocado no lugar de outro, eu tenho uma base nitrogenada que não devia estar presente naquele acido nucleico, naquela posição que passa a estar. *Fitness: Capacidade de gerar descendentes. Quanto maior o número de descendetes, maior a probabilidade de um indivíduo infectar outra célula. Mutações de tipo “drift” Levam a variações antigênicas de tipo “drift”. Quando se tem uma mutação que não interfere no reconhecimento do padrão antigênico dos vírus pela resposta de memória continuando a reconhecer o vírus mutante a pesa da mutação, diz-se que é uma mutação do tipo drift. Mutações de tipo “shift” Levam a variações antigênicas de tipo “shift”. Troca de um antígeno associado com um patógeno viral devido a aquisição de um gene novo inteiro ou alteração de um gene pré-existente. Pode-se ter uma mutação tão grande que recebe o nome de shift, quando se tem uma mutação do tipo shift aquele padrão de anticorpo, por exemplo, passa a não reconhecer mais o vírus mutante, e a resposta imunológica tem que começar do zero para a efetivação de uma resposta eficaz. Aula 6 - Diagnóstico Laboratorial as infecções virais A interpretação do resultados - epidemiologia, patogenia e imunologia; Solução do problema sanitário (diagnóstico causal): Investigação clínico-patológica e epidemiológica: O diagnóstico laboratorial dá embasamento científico para que se possa tomar medidas para proteger os indivíduos. Colheita e remessa do material As hipóteses diagnósticas são essenciais para proceder o diagnóstico laboratorial, principalmente para a colheita correta do material, por exemplo no tecido onde o vírus parasita, o que pode variar acordo com o tempo. É necessário se preocupar com a possível contaminação da amostra, utilizando materiais esterilizados. E como do momento da colheita até o diagnóstico laboratorial pode-se levar um tempo, é necessário tamvbém uma preocupação com a temperatura correta através de refrigeração ou congelamento para proteger a amostra da proliferação de microorganismos e da destruição celular (autólise). *Congelamento: pode levar peerfuração do vírus através da formação de gelo, uma solução possível é remover a água, usar amostras em nitrogênio o que diminui o tamanho dos cristais de gelo, ou o uso de substâncias crioprotetoras. O material deve ser enviado bem conservado e seguro: em frasco e embalagem impermeável, potes plásticos e devidamente identificado com biológico/infectante/cuidados, rótulo com identificação mínima da amostra, com hipóteses diagnósticas com fundamentação técnica. Diagnóstico laboratorial. Aplicações do diagnóstico virológico: Suporte à investigação clínica, confirmação da etiologia; Ocorrência de síndromes distintas associadas com o mesmo agente; Manifestações clínicas semelhantes produzidas por diferentes vírus; Infecções víricas sem sinais clínicos perceptíveis ou inespecíficos; Controle por sistemas integrados de vigilância e diagnóstico para: Doenças de importância sanitária estratégica ou pública. Certificação de infecções persistentes ou latentes para fins comerciais. – Vacinas Programas de sanidade animal - a situação da infecção na população. Propriedades das técnicas diagnósticas: Praticidade, Simplicidade, Repetibilidade – fazer o teste várias vezes e dar o mesmo resultado, Rapidez, Capacidade de automatização, Especificidade, Sensibilidade e Baixo custo. Métodos de diagnóstico – Tecidos, secreções e excreções: Isolamento e identificação Pesquisa de ácidos nucléicos Hemaglutinação Pesquisa de antígenos Microscopia eletronica Método direto - detecção do vírus ou algum componente dele Método indireto - detecção da presença de anticorpo, ou seja, da resposta imune do organismo frente a exposição ao vírus, que pode ser decorrente de uma memória imunológica ou de uma infecção. Para validar o diagnóstico, associar o tipo de anticorpo em resposta primária pela presença de IgM e a resposta secundária pela presença de IgG. Para identificar a classe, utilizar anti-IgM e anticonjugado (capaz de reconhecer classes específicas) através do ELISA. Isolamento e identificação: Preparo do inoculo Sistemas hospedeiros Cultivo celular - efeitos citopáticos Aula 7 – Família Picornaviridae Estrutura icosaédrica, simples e sem envelope. Possui RNA polimerase – RNA dependente: replicação de RNA que depende de outro RNA. IRES: Sítio de entrada para ribossomo, e por ser de fita de RNA positiva, pode ser traduzido. Aftovírus – Febre Aftosa Bovinos, suínos, caprinos, ovinos 100% morbidade; Mortalidade alta entre animais jovens; Lesões (aftas) na mucosa oral, língua, patas e tetas; Infecção aguda auto-limitada, porém debilitante; Sete sorotipos conhecidos: A, O , C, SAT-1, SAT-2, SAT-3 e Asia 1 No Brasil: O, A, C *Sorotipo: mesmo vírus, mas variantes genéticas diferentes, com epítopos diferentes. Notificação obrigatória Causa impacto econômico pois é extremamente infeccioso. Riscos e facilidade de transmissão Animais carreando vírus por saliva, leite, sêmen, via aérea) na propriedade ou animais de outras propriedades. Contaminação de baias, instalações e veículos para transporte de animais susceptíveis. Materiais contaminados: ração, água, leite, etc… Pessoas usando uniformes e equipamentos contaminados Produtos de origem animal (carne, outros) consumidos crus ou ou mal cozidos, oferecidos para os próprios animais!!! Transmissão por aerosol (contato ou corrente aérea) Prevenção e controle Detecção precoce, controle no local, sistemas de alerta, prevenção e rápidas medidas de controle no local (prevalência; ocorrência e caracterização do FMDV. Proteção das áreas livres, controle de importação, movimentação animal evigilância. Manutenção das práticas de biossegurança para prevenção de introdução e disseminação do vírus como: controle da intordução de novos animais no rebanho; controle ao acesso de pessoas e equipamentos; monitoramento e notificação da doença; manejo e descarte de carcassas e produtos animais apropriado. Plano de contingência para surtos em potencial: eliminação de todos os animais infectados, covalescentes e contatos susceptíveis Vigilância e rastreamento de rebanhos expostos ou infectados Quarentena e controle de transporte de animais, equipamentos, veículos e utilização de medidas de desinfecção de todo material infectado. Em áreas endêmicas, o abate pode ser complementado por vacinação direcionada ao vírus circulante na área A vacinação é a melhor forma de controle, devido ao conceito de Imunidadede rebanho. Aula 8 – Microscopia eletrônica Aplicações: Visualização direta do material coletado. Vírus que não replicam em cultivo celular. Estudos de patogenia. A microscopia eletrônica permite visualizar a morfologia da célula e permite que seja feita a classificação. Restrições: Baixa sensibilidade (106 partículas/mL). *Sensibilidade: apacidade de indentificar o agente em poucas quantidades no material. *Título mínimo: quantidade mínima para se detectar. *Janela imunológica: capacidade de uma técnica identificar um agente. Custo do equipamento. Capacitação técnica necessária. Princípio da microscopia eletrônica: Poder resolvente. Olho humano – 100um. Mic. óptico–0,2 um ou 200 nm. ME – 500.000 x olho humano. Resolução x Ampliação Microscópio óptico x Microscópio eletrônico A principal diferença é que enquanto no óptico é usado feixe de luz, no eletrônico é usado feixes de elétrons, para que se possa obter imagem de partículas menores, como os vírus. Coluna Fonte de feixe eletrônico: canhão el. Modulação do feixe el. - lentes eletromagnéticas. Imagem - ecran fosforado. Preparo da amostra É feito através de coloração negativa (urânio e tungstênio- metais pesados) - grade. Cora-se a lâmina, enquanto a luz passa pelo microorganismo (não cora). Observa-se então a diferença entre os dois. Na microscopia eletrônica de varredura, o feixe de luz se movimenta, sendo capaz de produzir imagens de alta ampliação e resolução, com profundidade de aparência tridimensional, permitindo avaliar a estrutura superficial de uma dada amostra. Aula 9 – Família Rhabdoviridae Ordem Manonegavirales 1 molécula de RNA fita negativa Virus envelopado, de formato alongado, truncado na extremidade, semelhante a bala de revolver. A proteína do nucleocapsídeo (N), a fosfoproteína (P) e a polimerase viral (L) envolvem o RNA genômico e constituem o ribonucleocapsídeo. A proteína da matriz (M) está associada intimamente com a RNP, constituindo-se na base estrutural que confere aos vírions o formato de projétil. Uma membrana lipídica derivada da célula hospedeira, contendo trímeros da glicoproteína de superfície (G), forma o envelope viral. Vesiculovirum Doença vesicular/Estomatite vesicular (cutânea). Doença com vesículas ou bolhas, que se fundem em uma lesão erodida, úlceras, ocorrendo na regiões vaginais, uberes, boca, etc. Lyssavirus - vírus da Raiva Transmissão: É passada para humanos através de mordidas e arranhões de animais infectados, através da saliva do animal. Ocorre frequentemente em gambás, raposas e morcegos que podem infectar gatos e cães domésticos e animais de produção. Seu período de incubação em humanos é de cerca de dois meses. Tratamento: Em caso de mordida ou arranhão por animal for positivo para raiva ou o teste não puder ser feito, a pessoa deve ser vacinada o quanto antes para previnir o desenvolvimento da doença. Prevenção: Certificar que os animais domésticos estejam com as vacinas anti-rábicas em dia, mantê-los em quintais cercados e em coleiras quando fora de casa. Patogenia: É um vírus que ataca o sistema nervoso e é fatal quando ocorre o desenvolvimento dos sintomas. O animal infectado com o vírus da raiva morde ou arranha uma pessoa, inoculando o vírus na fibra muscular, aumenta-se o número de vírus, infecta o axônio motor, infecta o sistema nervoso central, o cérebro começa a inflamar, levando a disfunção neuronal e o vírus se dissemina pelos nervos, se espalhando de forma centrífuga, se multiplicando nos órgãos. *Espalhamento neural: Centrípto: Do corpo para o SNC. Centrífugo: Do SNC para o corpo. Corpúsculo de Negri: Corpúsculo de inclusões citoplasmáticas nos neurônios, possuem papel no diagnóstico da infecção. Principal método de diagnóstico rápido de raiva: imunflorescência direta - possui alta sensibilidade e especificidade.
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