Aula 5 Virologia

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UM POUCO DE HISTÓRIA E EVOLUÇÃO BASEADO NA PRESENÇA DOS VÍRUS NA FACE DA TERRA
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SÉCULO XIX A.C.
Cidadão do povo retratado com seqüela de poliomielite
Faraó Ramsés V com seqüelas de varíola na face 
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Final do século XIX: 
Os pesquisadores perceberam que certas doenças, como a raiva e a febre aftosa, eram causadas por partículas que pareciam se comportar como bactérias, mas eram muito menores. Classificaram estas estruturas como as formas mais simples de vida.
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1915: Félix d´Herelle descobriu pontos de lise em culturas de bactérias causadoras de desinterites denominando estes pontos de de “placas”. Os agentes causadores das placas foram por ele denominados “bacteriófagos”, conseguindo ainda definir suas propriedades lítica e lisogênica. 
É considerado o pai da Virologia Moderna 
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 BACTERIÓFAGO
Ciclo lítico Ciclo lisogênico
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Em 1935, Wendell M. Stanley (Prêmio Nobel de Química em 1946) da Universidade de Rockfeller cristalizou pela primeira vez o vírus do mosaico do tabaco. 
Concluíu que os vírus consistiam de “um pacote de agentes bioquímicos complexos” mas lhe “faltavam sistemas essenciais das funções metabólicas”. 
Os vírus foram rebaixados a meros agentes inertes já que se assemelham mais a um conjunto químico do que a um organismo vivo.
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Alguns cientistas acreditam que os vírus podem ter sido resultado de genes de hospedeiros, que durante a evolução, escaparam e adquiriram um revestimento proteico. Verdade ou mito???
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Os vírus trocam informações genéticas diretamente com os organismos vivos. A maior parte dos vírus conhecidos e não conhecidos é persistente, inócua, não patogênica e pode permanecer dormente por longos períodos ou então se replicar em taxas lentas e estáveis, escapando da resposta imunológica. 
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O genoma de um vírus pode colonizar permanentemente seu hospedeiro, adicionando genes virais ao organismo invadido e até tornando-se parte fundamental de seu material genético. 
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A enorme população dos vírus, combinada com suas taxas aceleradas de replicação e mutação, faz deles a maior fonte potencial de inovação genética. E genes de origem viral podem viajar, invadir outros organismos e contribuir para a mudança evolutiva!!!
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Outras descobertas que colocam os vírus como participantes da evolução
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O gene da DNA Polimerase do bacteriófago T4 tem parentesco estreito com outros genes de DNA Polimerases nos eucariontes e nos vírus que os infectam. Mais estudos demonstraram que as enzimas responsáveis pela replicação do DNA em eucariontes tem provavelmente origem viral.
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VÍRUS COMO VETORES DE DOENÇAS EM HUMANOS, ANIMAIS E PLANTAS
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Doenças decorrentes das infecções virais
Doença, seguida por recuperação
Doenças persistentes
Doenças fatais
Doenças congênitas
Fator de contribuição ao câncer
Fator desencadeante de outras doenças
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Algumas consequências das infecções virais
50% de todas as ausências no trabalho e escola
Crianças: 
 7 ou mais infecções virais por ano que requerem pelo menos uma visita ao hospital ou ao médico
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MAS….OS VÍRUS TAMBÉM PODEM SER VETORES IMPORTANTES DE CURA OU PREVENÇÃO DE DOENÇAS!
DESENVOLVIMENTO DE VACINAS
TERAPIA GÊNICA
VETORES DE CLONAGEM DE GENES
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Dificuldades para se obter medicamentos
Gamaglobulina – anticorpo
Amantadina – aminas primárias impede a penetração
Vidarabina – Ara A – inibe ác. Nucléico
Zidovudina – AZT – inibe a transcriptase reversa
Levamisol - imunomodulador
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A nomenclatura: local, tecido, aspectos, doenças
 Exemplos:
Picornavírus (pico – pequeno; de RNA) enterovírus
Capsídio desnudo resistentes .
Togavírus (Toga – grego = manto, envelopado)
Arbovírus, dengue, febre amarela.
Papovírus (Papiloma, vírus vacuolizantes)
HPV.
Poxivírus (Smallpox – bolhas).
Adenovírus (Adenóides) doenças respiratórias
Gastroenterites modelo biologia molecular.
Coxsakievírus (Coxsackie – Nova York, USA)
Vesículas e doenças respiratórias.
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A/California/04/2009(H1N1)
 Influenza tipo A, isolado primeiramente na Califórnia, linhagem número 04, 
ano de 2009 e tipo H1N1 
A/Hong Kong/156/97 (H5N1), 
Influenza A, isolado em Hong Kong, linhagem 156 do ano de 1997 
OMS 1980
Influenza
Humanos
A/Turkey/England/91 (H5N1), 
isolado de perus na Inglaterra em 1991 
Sem a identificação da espécie portadora, o tipo de local é usado no lugar 
da espécie (ex: A/lake water/Wisconsin/1/79).
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Organização hierárquica dos vírus segundo o “International Committee on Taxonomy of Viruses” (ICTV)
Ordem: (Mononegavirale, Nidovirale e Caudovirale)
Família:(Poxviridae, Herpesviridae, Parvoviridae, Paramyxoviridae, etc)
Subfamília: sufixo “virinaes”
Gênero: sufixo “vírus”
Espécie: vírus
(ainda....subespécies, estirpes, variantes, grupos e subgrupos)
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Exemplos de nomenclaturas: 
Família: Poxviridae, Subfamília: Chordopoxvirinae, Gênero: Orthopoxvírus, Espécie: Vaccinia vírus
 Varíola bovina 1a vacina
Família: Picornaviridae, Gênero: Enterovírus, Espécie: Poliovírus 1
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VIROLOGIA
 DEFINIÇÃO DE TERMOS
partícula viral completa e infecciosa= virion
Proteínas que revestem o genoma viral = capsídeo
capsídeo + genoma = nucleocapsídeo
Alguns vírus podem conter ainda um envelope com proteínas associadas
Envelope: Natureza glicolipídica, derivado da célula hospedeira e com proteínas associadas 
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COMO SE ORGANIZAM OS VÍRUS?
GENOMA DE ÁCIDO NUCLEICO : 
DNA OU RNA
CAPA PROTEICA 
PROTEÇÃO E ENTRADA NO HOSPEDEIRO
ENVELOPE GLICOLIPÍDICO EM ALGUNS VÍRUS
PEQUENOS (20-400nm)
PARASITAS INTRACELULARES OBRIGATÓRIOS
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 ESPECTRO DE HOSPEDEIROS
PODE SER AMPLO OU RESTRITO
PODEM SER CÉLULAS DE INSETOS, ANIMAIS, HUMANAS, DE PLANTAS OU AINDA FUNGOS E BACTÉRIAS
NÃO CRUZAM A BARREIRA EUCARIOTO/PROCARIOTO
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FATORES QUE AFETAM O NÚMERO DE HOSPEDEIROS
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RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR
 DISPONIBILIDADE DE UTILIZAR A MAQUINARIA DE REPLICAÇÃO DA CÉLULA
HABILIDADE DE SAIR DA CÉLULA E ESPALHAR-SE PARA OUTRAS CÉLULAS
 RESPOSTA ANTI-VIRAL DO HOSPEDEIRO
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RECEPTORES DE SUPERFÍCIE CELULAR
PERMITEM A ENTRADA DO VÍRUS NA CÉLULA
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REPLICAÇÃO VIRAL
VÍRUS, NA SUA FORMA ATIVA, MULTIPLICAM-SE RAPIDAMENTE
UMA ÚNICA PARTÍCULA VIRAL PRODUZ UMA VASTA PROGÊNIE VIRAL
VÍRUS DE GENOMA DNA PODEM CORRIGIR ERROS DE REPLICAÇÃO (“PROOF-READING”), VÍRUS RNA NÃO PODEM.
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ALTERAÇÕES GENÉTICAS VIRAIS
MUTAÇÃO
RECOMBINAÇÃO GENÉTICA COM OUTROS VÍRUS
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ORIGEM DAS ALTERAÇÕES GENÉTICAS
ESPONTÂNEAS (Pontuais,Inserção,Deleção, Recombinação)
Luz Ultra-violeta, Raios-X, quimicamente induzidas.
Erros da polimerase- muito freqüentes em vírus de genoma RNA
 
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Alguns exemplos de mutantes 
 “HOT MUTANTS”
Crescem melhor em altas temperaturas do que os tipos selvagens (não mutantes)
São menos susceptíveis à febre do hospedeiro
MUTANTES ATENUADOS
Sintomas mais leves ou assintomáticos
Desenvolvimento de vacinas
MUTANTES FREQÜENTES
Fogem da resposta imune do hospedeiro
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FORMATOS DOS VÍRUS
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SIMETRIA DO CAPSÍDEO
ICOSAHÉDRICO
HELÍPTICO
COMPLEXO
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SIMETRIA ICOSAHEDRICA
20 triângulos equiláteros (faces)
12 vértices (icoságono)
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http://www.tulane.edu/~dmsander/WWW/Video/Video.html
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SIMETRIA ICOSAHEDRICA
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Forma icosaédrica mais simples: cada face do icoságono é construída por 3 subunidades estruturais ou protômeros com 60 subunidades
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SIMETRIA ICOSAHEDRICA
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3 protômeros agrupados =capsômero
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Ex: Adenovirus
Subunidades de capsômeros em grupos de 6= hexons ou hexâmeros 
Subunidades agrupadas nos vértices=pentons ou pentâmeros
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Simetria
Helíptica ou Helicoidal
Comprimento controlado pelo ácido nucleico
A hélice pode ser rígida ou flexível com formato de cilindro ou tubo
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Ex: VIRUS DO MOSAICO DO TABACO
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adapted from: 
Klug and Caspar Adv. Virus Res. 7:225
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SIMETRIA COMPLEXA
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Ex: FAMÍLIA POXVÍRUS
Bacteriófago T4
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ENVELOPE
OBTIDOS PELO BROTAMENTO ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR OU NUCLEAR 
NATUREZA GLICOLIPÍDICA
POSSIBILIDADE DE DEIXAR A CÉLULA SEM MATÁ-LA (BROTAMENTO)
CONTÉM PELO MENOS UMA PROTEÍNA CODIFICADA PELO VÍRUS
A PERDA DO ENVELOPE RESULTA EM PERDA DA INFECTIVIDADE
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5 TIPOS BÁSICOS DE ESTRUTURAS VIRAIS
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HELÍPTICO
HELÍPTICO ENVELOPADO
ICOSAHEDRICO ENVELOPADO
 COMPLEXO
 ICOSAHEDRICO
Adapted from Schaechter et al., Mechanisms of Microbial Disease 
 nucleocapsid
 icosahedral nucleocapsid
 nucleocapsid
 helical nucleocapsid
 lipid bilayer
 lipid bilayer
 glycoprotein spikes
= peplomers
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HERPESVIRIDAE
HEPADNAVIRIDAE
ENVELOPADOS
PAPILLOMAVIRIDAE
POLIOMAVIRIDAE
CIRCULARES
ADENOVIRIDAE
Gastroenterites
faringites
LINEARES
NÃO-ENVELOPADOS
DUPLA FITA
PARVOVIRIDAE
SIMPLES FITA
NÃO-ENVELOPADOS
POXVIRIDAE
ENVELOPADOS COMPLEXOS
VIRUS DNA
Modified from Volk et al., Essentials of Medical Microbiology, 4th Ed. 1991
Todas as famílias mostradas são icosahedricas com exceção dos poxviruses
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FLAVIVIRIDAE
TOGAVIRIDAE
RETROVIRIDAE
Rubéola
Dengue
ICOSAHEDRICOS
CORONAVIRIDAE
Resfriados
HELIPTICOS
ENVELOPADOS
ICOSAHEDRICOS
PICORNAVIRIDAE
CALICIVIRIDAE
Enterovirus
Gastroenterites
NÃO-ENVELOPADOS
SIMPLES FITA
SENSO POSITIVO
BUNYAVIRIDAE
ARENAVIRIDAE
ORTHOMYXOVIRIDAE
PARAMYXOVIRIDAE
RHABDOVIRIDAE
FILOVIRIDAE
SIMPLES FITA
SENSO NEGATIVO
REOVIRIDAE
Rotavírus
DUPLA-FITA
VIRUS RNA
ENVELOPADOS
HELIPTICOS 
ICOSAHEDRICOS
NÃO-ENVELOPADOS
Modified from Volk et al., Essentials of Medical Microbiology, 4th Ed. 1991
A fita negativa é utilizada como molde para a síntese de mRNA
auxílio de uma
senso positivo podem ser utilizados prontamente para a síntese de proteínas
RNA polimerase RNA-dependente (RpRd) produz fita negativa
Gripe A
Doenças respiratórias
Caxumba
Raiva
Ebola
Encefalites
Febre hemorrágica
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RESUMO
Os vírus são parasitas que estão no limiar entre a vida e a matéria inerte. Eles possuem os mesmos tipos de proteínas e ácidos nucleicos que formam as células vivas, mas precisam da ajuda delas para se replicar e se espalhar.
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Um enorme número de vírus se replica e sofre mutações constantemente. Esse processo produz muitos genes novos. Um gene inovador, com uma função útil, pode ser eventualmente incorporado ao genoma de uma célula hospedeira e se tornar parte permanente do genoma daquela célula.
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HIGH CASE:FATALITY RATE		
RABIES, CERTAIN HEMORRHAGIC FEVERS, SMALLPOX, HIV
SUFFERING	
COMMON COLD, CHICKEN POX, INFLUENZA, GI TRACT, RESPIRATORY TRACT
CONGENITAL AND NEWBORN DISEASE
	ESP. IMPORTANT TO OBSTETRICIAN, PEDIATRICIAN
CANCER	VIRUSES ONLY PART OF STORY - MULTISTEP PROCESS
POSS. OTHER DISEASE
				JUVENILE ONSET DIABETES, MS, ALZHEIMERS, SOME ARTHRITIS?
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Murray 6th ed p49 puts Norwalk (a calicivirus) in the family Noroviridae; however, according to the International Committee on the Taxonomy of Viruses (ICTV) there is no such family and Norwalk virus is in the genus Norovirus in the family Caliciviridae. The term ‘Noroviridae’ does not appear in Pubmed.