A partícula viral

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A PARTÍCULA VIRAL
Objetivos desta aula
*Compreender as razões pelas quais os vírus codificam as proteínas para fazer partículas; 
*Identificar os principais tipos estruturais da partícula do vírus;
*Explicar como o capsídeo viral interage com as células do hospedeiro e o genoma do vírus durante a replicação.
A FUNÇÃO E FORMAÇÃO DE PARTÍCULAS VIRAIS
Grande parte das informações sobre as estruturas do vírus é altamente visual e de natureza difícil de representar adequadamente na impressão. É fortemente recomendável que o leitor veja os recursos da estrutura dos vírus no CD que acompanha. Também, a figura 2.1 ilustra as formas e tamanhos aproximados de diferentes famílias de vírus.
Por que se preocupar para formar uma partícula viral para conter o genoma? Na verdade, alguns agentes infecciosos, como viróides, não o fazem; (ver Capítulo 8), porém, o fato de que o vírus luta com a carga genética e bioquímica, implicando na codificação e
montagem dos componentes de uma partícula indica que esta estratégia deve oferecer alguns benefícios. No nível mais simples, a função do reservatório externo da partícula de um vírus é a de proteger o frágil genoma de ácido nucléico de danos físicos, químicos ou enzimáticos. Depois de sair da célula hospedeira, o vírus entra em um ambiente hostil que poderia rapidamente inativar o genoma desprotegido. Ácidos nucléicos são suscetíveis a danos físicos, tais como ruptura por forças mecânicas, químicas e modificação pela luz ultravioleta (luz solar). O ambiente natural é muito carregado com nucleases, sejam derivadas de células mortas ou vazamentos ou deliberadamente secretadas por vertebrados como defesa contra infecções. Em vírus com genomas de fitas simples, a quebra de uma única ligação fosfodiéster ou modificação química de um nucleotídeo é suficiente para inativar a partícula do vírus, fazendo com que a replicação do genoma seja impossível. Como a proteção contra isto é alcançada? As subunidades protéicas em um capsídeo viral são multipliredundantes (ou seja, presentes em muitas cópias por partícula). Danos a uma ou mais subunidades podem tornar essa subunidade especial não-funcional, mas raramente danos limitados destroem a infecciosidade da partícula inteira. Isto torna o capsídeo uma barreira eficaz. 
As cápsulas de proteína ao redor das partículas do vírus são muito resistentes, tão fortes como um plástico duro, tais como Perspex® ou Plexiglas®, embora, é claro, elas tenham apenas um bilionésimo de um metro ou mais de diâmetro; no entanto, elas também são elásticas e capazes de deformar-se por até um terço sem quebrar. Esta combinação de força, flexibilidade, e tamanho pequeno significa que é fisicamente difícil (embora não impossível) quebrar as partículas do vírus pela pressão física.
 A superfície externa do vírus é também responsável pelo reconhecimento e pela primeira interação com a célula hospedeira. Inicialmente, este assume a forma de ligação de uma  proteína-acessória específica do vírus a uma molécula receptora celular. No entanto, o capsídeo também desempenha um papel no início da infecção, através da apresentação do genoma em uma forma na qual ele pode interagir com a célula hospedeira. Em alguns casos, este é um processo simples, que consiste apenas da exportação do genoma para o citoplasma da célula. Em outros casos, esta fase é muito mais complexa, por exemplo, retrovírus trazem modificações importantes do genoma do vírus enquanto ele ainda está dentro da partícula, convertendo duas moléculas de RNA de fita simples em uma molécula de DNA fita dupla antes de entregá-lo para o núcleo da célula. Portanto, o papel do capsídeo é vital ao permitir que os vírus estabeleçam uma infecção. 
Para formar partículas infecciosas, os vírus precisam superar dois problemas fundamentais. Primeiro, eles devem montar a partícula, utilizando as informações disponíveis a partir dos componentes que compõem a própria partícula. Em segundo lugar, as partículas do vírus formam formas geométricas regulares, embora as proteínas das quais são feitas possuam formas irregulares. Como é que estes organismos simples resolvem essas dificuldades? As soluções para ambos os problemas estão nas regras da simetria.
SIMETRIA DO CAPSÍDEO E ARQUITETURA DO VÍRUS
É possível imaginar uma partícula do vírus, sua cápsula exterior (o capsídeo) que consiste em uma única, molécula de proteína oca, que se dobra para assumir a sua conformação madura, prendendo o genoma do vírus dentro. Na prática, este arranjo não pode ocorrer, pelo seguinte motivo. A natureza tríplete do código genético significa que três nucleotídeos (ou pares de bases, no caso dos vírus com genomas de fita dupla) são necessários para codificar um aminoácido. Vírus não podem, naturalmente, utilizar um código genético alternativo ou mais econômico, porque este não poderia ser decifrado pela célula hospedeira. Como o peso molecular aproximado de uma trinca de nucleotídeos 
é de 1000 e o peso molecular médio de um único aminoácido é de 150, um ácido nucléico só pode codificar uma proteína que tenha no máximo 15% do seu próprio peso e, portanto, capsídeos de vírus devem ser feitos de várias moléculas de proteína (construção de subunidades) e o vírus deve superar o problema de como estas subunidades estão dispostas.
Em 1957, Fraenkel-Conrat e Williams mostraram que, quando as misturas de RNA do vírus do mosaico do tabaco purificado (TMV) e proteína capsidial foram incubadas em conjunto, partículas virais foram formadas. A descoberta de que partículas do vírus podem se formar espontaneamente a partir de subunidades purificadas, sem informações extras indicaram que a partícula estava em estado mínimo de energia livre e, portanto, a estrutura favorecida  dos componentes. Esta estabilidade é uma característica importante da partícula do vírus. Embora alguns vírus sejam muito frágeis e incapazes de sobreviver fora do ambiente protegido  da célula hospedeira, muitos são capazes de persistir por longos períodos, em alguns casos por anos. 
As forças que conduzem a montagem de partículas de vírus incluem interações hidrofóbicas e  eletrostáticas, apenas raramente são ligações covalentes envolvidas na manutenção em conjunto de várias subunidades. Em termos biológicos, isso significa que interações proteína-proteína, proteína-ácido nucléico, proteína-lipídio são utilizadas. Seria justo dizer que a sutileza dessas interações não é totalmente compreendida para a maioria das estruturas de vírus, mas agora temos um bom entendimento dos princípios gerais e repetidos motivos estruturais que parecem reger a construção de diversos, e não relacionados vírus. Estes são discutidos abaixo, nas duas classes principais de estruturas de vírus: as simetrias helicoidal e icosaédrica. 
CAPSÍDEOS HELICOIDAIS
O vírus do mosaico do tabaco é representante de uma das duas principais classes estruturais vistas em vírus, aqueles com simetria helicoidal. A maneira mais simples para organizar múltiplas subunidades protéicas idênticas é a utilização de simetria rotacional e organizar as proteínas irregularmente em forma em torno da circunferência de um círculo para formar um disco. Múltiplos discos podem ser empilhados em cima uns dos outros para formar um cilindro, com o genoma do vírus revestido pela concha protéica ou contido no centro da cavidade do cilindro. Estudos de desnaturação e transição de fase do TMV sugerem que esta é a forma que a partícula toma (ver Capítulo 1). Um exame mais detalhado da partícula de TMV por cristalografia de raio-x revela que a estrutura do capsídeo na verdade consiste de uma hélice ao invés de uma pilha de discos empilhados. A hélice pode ser definida matematicamente por dois parâmetros: a sua amplitude (diâmetro) e passo (distância percorrida por cada volta completa da hélice) (Figura 2.2). Hélices são estruturas bastante simples formadas por empilhamento de componentes repetidos com uma relação constante (amplitude e altura) de um para o outro. Note que, se essa restrição simples é quebrada,uma forma espiral, em vez de uma hélice e sua espiral é completamente inadequada para conter o genoma do vírus. Em termos de subunidades da proteína individual, as hélices são descritas pelo número de subunidades por volta da hélice, µ, e o aumento axial por subunidade, p, portanto, o passo da hélice, P, é igual a:
P = m x p
Para TMV, µ = 16,3, ou seja, existem 16,3 moléculas de proteína capsidial por volta da hélice, e p = 0,14 nm. Portanto, o passo da hélice TMV é de 16,3 x 0,14 = 2,28 nm.
Partículas TMV são rígidas, estruturas “semelhantes a varas”, mas alguns vírus helicoidais demonstram flexibilidade considerável, e mais partículas de vírus helicoidais são frequentemente curvadas ou dobradas. A flexibilidade é, provavelmente, um atributo importante. Partículas helicoidais longas são susceptíveis a ser sujeitadas a forças de corte, e a capacidade de dobrar reduz a probabilidade de quebra ou danos.
Que a simetria helicoidal é uma maneira útil de organizar uma única subunidade de proteína para formar uma partícula é confirmado pelo grande número de diferentes tipos de vírus que evoluíram com este arranjo do capsídeo. Entre os mais simples capsídeos helicoidais estão os dos bacteriófagos bem conhecidos da família Inoviridae, como M13 e fd. Estes fagos possuem cerca de 900 nm de comprimento e 9 nm de diâmetro, e as partículas contém cinco proteínas (Figura 2.3). A principal capa protéica é o produto do gene 8 do fago (g8p) e existem 2700-3000 cópias desta proteína por partícula, juntamente com cerca de cinco exemplares de cada uma das quatro menores proteínas do capsídeo (g3p, g6p, g7p e g9p) localizadas nas extremidades das partículas filamentosas. A estrutura primária da principal proteína da capa, g8p, explica muitas das propriedades da partícula. Moléculas maduras de g8p consistem de cerca de 50 resíduos de aminoácidos (uma seqüência de sinal de 23 aminoácidos é clivada da proteína precursora durante sua translocação para a membrana externa da bactéria hospedeira) e são quase inteiramente α-helicoidais em estrutura de forma que a molécula constitui uma vara curta. Há três domínios distintos dentro desta vara. Uma região carregada negativamente na extremidade amino-terminal que contém resíduos de aminoácidos ácidos constitui o exterior, a superfície hidrofílica da partícula do vírus; e uma região básica, carregada positivamente e carboxiterminal no interior do cilindro de proteínas adjacentes à carga negativa do genoma de DNA. Entre estas duas regiões há uma região hidrofóbica que é responsável pelas interações entre as subunidades g8p que permitem a formação e estabilizam as partículas do fago (Figura 2.3). Partículas de inovírus são mantidas juntas por interações hidrofóbicas entre as subunidades da proteína capsidial, como demonstrado pelo fato de que as partículas se quebram na presença de clorofórmio, embora não contenham nenhum componente lipídico. As subunidades g8p em voltas sucessivas da hélice entrelaçam-se com as subunidades da volta seguinte e estão inclinadas em um ângulo de aproximadamente 208 ° ao longo eixo da partícula, sobrepondo-se umas às outras como as escamas de um peixe. O valor de µ (subunidades da proteína por volta completa da hélice) é 4,5 e p (aumento axial por subunidade) = 1,5 nm. 
Como o DNA do fago é empacotado dentro do núcleo da partícula helicoidal, o comprimento da partícula é dependente do comprimento do genoma. Em todas as preparações de inovírus, ocorrem polifago (contendo mais de um comprimento de genoma de DNA), minifago (formas deletadas contendo 0,2-0,5 do comprimento do genoma de DNA do fago), e maxifago (formas geneticamente defeituosas mas contendo mais de um comprimento de genoma do fago  do DNA). Esta propriedade plástica dessas partículas filamentosas foi explorada por biólogos moleculares para desenvolver o genoma M13 como um vetor de clonagem. Inserção de DNA exógeno no genoma resulta em partículas do fago recombinante que são maiores que os filamentos de tipo selvagem. Diferentemente da maioria dos vírus, não há limite nítido no comprimento do genoma no qual o genoma não possa ser empacotado dentro da partícula, mas como o tamanho do genoma M13 aumenta, a eficiência de replicação declina. Apesar de genomas de fago recombinantes 1 a 10% maiores do que o tipo selvagem não parecem ser significativamente mais desfavorecidos, aqueles 10 a 50% maiores do que o tipo selvagem replicam muito mais lentamente. Acima de um aumento de 50% em relação ao comprimento normal do genoma se torna progressivamente mais difícil isolar fagos recombinantes. A estrutura do capsídeo do inovírus também explica os eventos que ocorrem em consequência da infecção das células hospedeiras bacterianas adequadas. Fagos inovírus são masculino-específicos (ou seja, eles exigem o pilus F na superfície de Escherichia coli para a infecção). O primeiro evento na infecção é uma interação entre g3p localizado em uma extremidade do filamento juntamente com g6p no final do pilus F. Essa interação faz uma mudança conformacional em g8p. Inicialmente, sua estrutura muda de 100% α-hélice para 85% α-hélice, fazendo com que o filamento encurte. O final da partícula ligado ao pilus F  abre, expondo o DNA do fago. Posteriormente, uma segunda alteração conformacional  nas subunidades de g8p reduz seu conteúdo α-helicoidal de 85% para 50%, fazendo com que as partículas do fago formem uma cavidade esférica de cerca de 40 nm de diâmetro e possam expelir o DNA do fago, iniciando assim a infecção da célula hospedeira. 
Muitos vírus de plantas apresentam simetria helicoidal (Apêndice 2). Estas partículas variam de aproximadamente 100 nm (tobravírus) para cerca de 1000 nm (closterovírus) de comprimento. O melhor exemplo estudado é, como dito acima, TMV a partir do grupo tobamovírus. Por que muitos grupos de vírus de plantas têm evoluído esta estrutura não é clara, mas pode estar relacionada tanto à biologia da célula da planta hospedeira  ou, em alternativa à forma com a qual são transmitidos entre os hospedeiros. 
Vírus animais helicoidais, nus (ou seja, não-envelopados) não existem. Mais uma vez, isso provavelmente reflete aspectos da biologia das células do hospedeiro e transmissão do vírus, mas as razões não estão claras. Um grande número de vírus animais são baseados em simetria helicoidal, mas todos têm a adição de um envelope lipídico externo (veja abaixo). Existem vírus demais com essa estrutura para listar individualmente, mas esta categoria inclui muitos dos mais conhecidos patógenos humanos, tais como vírus da gripe (Orthomyxoviridae), caxumba e sarampo (Paramyxoviridae) e raiva (Rhabdoviridae). Todos possuem genoma de RNA  fita simples, sentido negativo (Ver Capítulo 3). O desenho molecular de todos esses vírus é semelhante. O ácido nucléico do vírus  e uma proteína básica, de ligação a ácido nucléico, condensam junto na célula infectada para formar um nucleocapsídeo helicoidal. Este complexo de proteína-RNA serve para proteger o frágil genoma do vírus de danos físicos e químicos e em alguns casos também oferece outras funções associadas com a replicação do vírus. O envelope e suas proteínas associadas são derivadas das membranas da célula hospedeira e são adicionados ao núcleo do nucleocapsídeo viral durante a replicação (ver Capítulo 4). 
Alguns destes vírus animais helicoidais são relativamente simples em estrutura, por exemplo, o vírus da raiva e o intimamente relacionado  vírus da estomatite vesicular (VSV) (Figura 2.4). Estes vírus são construídos em torno do genoma de RNA sentido negativo, que em rabdovírus possui aproximadamente 11.000 nucleotídeos (11 kilobases[kb] de comprimento. O genoma de RNA e a proteína do nucleocapsídeo (N) básica interagem para formar um estrutura helicoidal, com um passo de cerca de 5 nm, a qual, juntamente com duas proteínas não-estruturais, L e NS (que formam a polimerase do vírus, consulte o capítulo 4), compõem o núcleo da partícula do vírus. Existem de 30 a 35 voltas da hélice de nucleoproteína  no núcleo, que possui cerca de 180nm de comprimento e 80 nm de diâmetro. Os monômeros de proteína N individuais têm aproximadamente 9 x 5 x 3 nm, e cada um abrange cerca de nove nucleotídeos do genoma de RNA. Como no caso das partículas filamentosas de fago descritas acima, o papel da proteína N é estabilizar o genoma de RNA e protegê-lo de danos químicos, físicos e enzimáticos. Em comum com a maioria dos vírus envelopados, o nucleocapsídeo é rodeado por uma camada amorfa que interage com o núcleo e o envelope lipídico sobrejacente ligando-os juntos. Isto é conhecido como a matriz. A proteína de matriz (M) é normalmente a proteína mais abundante na partícula do vírus, por exemplo, há cerca de 1.800 cópias da proteína M e cerca de 1.250 cópias da proteína N em partículas VSV. O envelope lipídico e suas proteínas associadas são discutidos em mais detalhes abaixo. 
É claro que muitos grupos diferentes de vírus têm evoluído em torno da simetria helicoidal. Vírus simples com pequenos genomas usam essa arquitetura para fornecer proteção para o genoma, sem a necessidade de codificar múltiplas proteínas do capsídeo. Partículas virais mais complexas utilizam essa estrutura como a base da partícula do vírus, mas o elaboram com camadas adicionais de proteínas e lipídios.
CAPSÍDEOS ICOSAÉDRICOS (ISOMÉTRICOS) 
 	Uma forma alternativa de construir um capsídeo viral é organizar as subunidades da proteína no forma de uma estrutura oca quase esférica, envolvendo o genoma dentro. Os critérios para organizar subunidades na superfície de um sólido são um pouco mais complexos do que aqueles para a construção de uma hélice. Em teoria, uma série de formas sólidas pode ser construída a partir de subunidades repetidas, por exemplo, um tetraedro (quatro faces triangulares), um cubo (seis faces quadradas), um octaedro (oito faces triangulares), um dodecaedro (12 faces pentagonais) e o icosaedro, uma forma sólida constituída de 20 faces triangulares dispostas ao redor da superfície de uma esfera (Figura 2.5).
Logo no início da década de 1960, o exame direto de uma série de pequenos “vírus” esféricos por microscopia eletrônica revelou que eles pareciam ter simetria icosaédrica. À primeira vista, não é óbvio por que este padrão deveria ter sido "escolhido" por diversos grupos de vírus; no entanto, embora em teoria seja possível construir os capsídeos virais baseado em simples arranjos simétricos, como tetraedros ou cubos, existem razões práticas pelas quais isso não ocorre. Como descrito acima, é mais econômico em termos de capacidade genética criar um capsídeo com base em um grande número de subunidades da proteína idênticas, repetidas, em vez de menos subunidades maiores. É pouco provável que um simples tetraedro composto por quatro moléculas de proteína idênticas seria grande o suficiente para conter até mesmo o menor genoma do vírus. Se fosse, é provável que as lacunas entre as subunidades seriam tão grandes que a partícula poderia escapar e não realizar sua função primordial de proteger o genoma do vírus.
A fim de construir um capsídeo a partir de subunidades repetidas, um vírus precisa "conhecer" as regras que ditam a forma como estas são organizadas. Para um icosaedro, as regras são baseadas na simetria rotacional do sólido, conhecida como simetria 2-3-5, que tem as seguintes características (Figura 2.5):
Um eixo de simetria de rotação dupla através do centro de cada aresta
Um eixo de simetria de rotação tripla através do centro de cada face
Um eixo de simetria de rotação quíntupla passa pelo centro de cada canto (vértice) 
Como as moléculas protéicas possuem uma forma irregular e não são triângulos equiláteros regulares, os mais simples capsídeos icosaédricos são construídos usando três subunidades idênticas  para formar cada face triangular. Isso significa que 60 subunidades idênticas são necessárias para formar um capsídeo completo. Algumas partículas de vírus simples são construídas desta forma, por exemplo, bacteriófagos da família Microviridae, como φX174. Uma partícula precursora vazia chamada prócapsídeo é formada durante a montagem deste bacteriófago. A montagem do prócapsídeo exige a presença de duas proteínas de suporte que são componentes estruturais do prócapsídeo, mas não são encontradas no virion maduro. 
Na maioria dos casos, a análise revela que capsídeos de vírus icosaédricos contêm mais de 60 subunidades, por razões de economia genética dadas acima. Isto representa uma dificuldade. Um icosaedro regular composto por 60 subunidades idênticas é uma estrutura muito estável, porque todas as subunidades estão equivalentemente ligadas (ou seja, elas mostram o mesmo espaçamento entre si e cada uma ocupa o estado mínimo de energia livre). 
Com mais de 60 subunidades é impossível para todas estarem organizadas completamente simétricas e com títulos exatamente equivalentes a todos os seus vizinhos, como um verdadeiro icosaedro regular que é composto por apenas 20 subunidades. Para resolver este problema, em 1962 Caspar e Klug propuseram a idéia de quase-equivalência. Sua idéia era que simples subunidades em quase o mesmo ambiente formam ligações quase equivalentes com os seus vizinhos, permitindo a auto-montagem de capsídeos icosaédricos a partir de várias subunidades. No caso destes icosaedros de ordem superior, a simetria das partículas é definida pelo número de triangulação do icosaedro (Figura 2.5). 
O número de triangulação, T, é definido por: 
 T = f2 x P 
onde f é o número de subdivisões de cada lado da face triangular, e f2 é o número de subtriângulos em cada face; P = h2 + hk + k2, onde h e k são todos inteiros distintos não negativos. Isto significa que os valores de T caem na série 1, 3, 4, 7, 9, 12, 13, 16, 19, 21, 25, 27, 28, e assim por diante. Quando P = 1 ou 3, um icosaedro regular  é formado. Todos os outros valores de P dão origem a um icosaedro da classe "torcida" , onde os subtriângulos que compõem o icosaedro não são simetricamente arranjados em relação à borda de cada face (Figura 2.6). Estruturas detalhadas das partículas de vírus icosaédricos com T = 1 (Microviridae, por exemplo, φX174), T = 3 (muitos insetos, vegetais, e vírus de RNA animais, ver abaixo), T = 4 (Togaviridae), e T = 7 (as cabeças dos bacteriófagos com cauda como ʎ) foram todas determinadas. 
Partículas virais com números de triangulação ainda maiores utilizam diferentes tipos de montagens das subunidades para as faces e vértices do icosaedro e possuem proteínas estruturais internas que agem como uma armação. Isto dirige a montagem do capsídeo, geralmente reunindo subconjuntos pré-formados de proteínas (ver discussão de φX174 acima). Variações sobre o tema da simetria icosaédrica ocorrem uma e outra vez em partículas de vírus. Por exemplo, partículas de geminivírus consistem de um par fusionado de icosaedros T = 1 juntos onde um pentâmero está ausente de cada iosaedro (Daí seu nome, dos gêmeos da mitologia grega, Castor e Pólux). Partículas de geminivírus são constituídas por 110 subunidades da proteína do capsídeo e uma molécula de DNA ss sentido (+) de ~ 2,7 kb (Capítulo 3). Elementos de simetria icosaédrica ocorrem freqüentemente como parte de conjuntos maiores de proteínas (ver estruturas complexas). 
Os capsídeos de picornavírus (Picornaviridae) fornecem uma boa ilustração da construção de partículas virais icosaédricas. Nos últimos anos, as estruturas atômicas dos capsídeos de uma série de diferentes picornavírus foram determinadas. Estes incluem poliovírus tipos 1 e 3 (PV1 e PV3), vírus da febre aftosa (VFA) e rinovírus humanos 14 (HRV-14), e uma série de outros. Na verdade, a estrutura destas partículas de vírus é muito semelhante às de muitos outros vírus não relacionados, tais como vírus de insetos da família Nodaviridae e vírus de plantas do grupo comovírus. Todos esses grupos têm capsídeos virais icosaédricos de aproximadamente 30 mm de diâmetro com número de triangulação T = 3 (Figura 2.7). O capsídeo é composto de 60 subconjuntos repetidosde proteínas, cada um contendo três grandes subunidades: VP1, VP2 e VP3. Isto significa que existem 60 x 3 = 180 monômeros de superfície  em toda a partícula do picornavírus.  Todas as três proteínas são baseadas em uma estrutura semelhante, consistindo de 150 a 200 resíduos de aminoácidos, a qual foi descrita como "barril formado por oito folhas β antiparalelas" (Figura 2.8). Esta estrutura de subunidade foi encontrada em todos os capsídeos de vírus de RNA T = 3 icosaédricos que foram examinados até agora (por exemplo, picornavírus, comovírus, nepovírus), possivelmente refletindo distantes relações evolutivas entre as famílias de vírus diferentes. 
O conhecimento da estrutura desses capsídeos T = 3 também revela informações sobre a maneira com a qual são montados e as funções do capsídeo maduro. Capsídeos de picornavírus contêm quatro proteínas estruturais. Além das três grandes proteínas VP1-3 (acima) há uma pequena proteína em quarto lugar, VP4. VP4 situa-se predominantemente no interior do capsídeo e não é exposta na superfície da partícula. A maneira com a qual as quatro proteínas do capsídeo são processadas a partir da poliproteína inicial (ver Capítulo 5) há muito é conhecida a partir dos estudos bioquímicos de células infectadas por picornavírus (Figura 2.9). VP4 é formada a partir de clivagem do precursor VP0  em VP2 + VP4 no final da montagem e é miristoilado na sua extremidade amino terminal (isto é, ele é modificado após a tradução pela ligação covalente de ácido mirístico, um ácido graxo insaturado de carbono 14). Cinco monômeros VP4 formam uma micela hidrofóbica, dirigindo a montagem de um subconjunto pentamérico. Existem evidências bioquímicas de que esses pentâmeros, que formam os vértices do capsídeo maduro, são importantes precursores na montagem da partícula; daí a química, estrutura, e simetria das proteínas que compõem o capsídeo picornavírus revelam como a montagem é conduzida. 
Como eles são a causa de uma série de importantes doenças humanas, picornavírus têm sido estudados intensamente por virologistas. Esse interesse tem resultado em um derramamento de conhecimento sobre estes vírus estruturalmente simples. O conhecimento detalhado  da estrutura e geometria da superfície do rinovírus revelou muito sobre sua interação com células do hospedeiro e com o sistema imunológico. Nos últimos anos, muito se aprendeu não só sobre estes vírus, mas também sobre a identidade dos seus receptores celulares, ICAM-1 (ver abaixo e no Capítulo 4). Além disso, a estrutura imunológica de um número de partículas picornavírus também foi elucidada. Vários estudos têm sido publicados utilizando painéis de anticorpos monoclonais cujos sítios de ligação foram mapeados para a seqüência primária de aminoácidos do vírus, examinando sua reatividade com vírus mutante ou usando peptídeos sintéticos  para bloquear informações a ligação. A informação obtida desses experimentos tem sido usada para identificar um número de discretos sítios de neutralização de anticorpos na superfície da partícula do vírus. Alguns destes correspondem a regiões lineares contíguas da sequência primária de aminoácidos das proteínas do capsídeo; outros, conhecidos como sítios conformacionais, resultam de trechos separados de aminoácidos reunidos no vírus maduro. Com a elucidação das estruturas detalhadas dos capsídeos picornavírus, estas regiões têm sido agora identificadas fisicamente na superfície da partícula. Elas correspondem essencialmente a voltas expostas da seqüência de aminoácidos, hidrofílicas, prontamente acessíveis a ligação de anticorpos e que são repetidas em cada um dos subconjuntos pentaméricos  do capsídeo. Agora que as limitações físicas nestes sítios são conhecidas, este tipo de informação está sendo usada para manipulá-los artificialmente, para construir "quimeras antigênicas" com as propriedades estruturais de um vírus, mas expressando  sítios antigênicos cruciais de outro. Com a aplicação de ferramentas de desenho computacional agora disponíveis, é provável que a eficiência com que este tipo de quimera pode ser projetada e construída deva melhorar. Na verdade, estes vírus compostos  podem vir a ser as vacinas do futuro. 
VÍRUS ENVELOPADOS 
Até agora, este capítulo tem-se concentrado sobre a estrutura de partículas de vírus nuas (ou seja, aquelas onde as proteínas do capsídeo estão expostas ao ambiente externo). Tais vírus são produzidos a partir de células infectadas no final do ciclo replicativo, quando a célula morre, quebra, e lisa, liberando os virions que foram construídos internamente. Esta estratégia simples tem inconvenientes. Em algumas circunstâncias, é desperdício, resultando na morte prematura da célula, e reduz as possibilidades por infecções persistentes ou latentes, por isso, muitos vírus desenvolveram estratégias para efetuar uma saída da célula infectada, sem causar sua destruição total. A dificuldade apresentada reside no fato de que todas as células vivas são cobertas por uma membrana composta de uma bicamada lipídica. A viabilidade da célula depende da integridade desta membrana. Vírus deixando a célula devem, por conseguinte, permitir que esta membrana mantenha-se intacta. Isso é obtido por extrusão (brotamento) da partícula através da membrana, durante o qual o processo no qual a partícula torna-se revestida de um envelope lipídico derivado da membrana da célula hospedeira e com uma composição similar (Figura 2.10). 
Os vírus também transformaram essa necessidade em uma vantagem. A estrutura subjacente ao envelope pode ser baseada na simetria helicoidal ou icosaédrica e pode ser formada antes ou quando o vírus deixa a célula. Na maioria dos casos, vírus envelopados utilizam membranas celulares como sítios que lhes permitem a montagem direta. A formação da partícula no interior da célula, maturação e liberação representam, em muitos casos, um processo contínuo. O local de montagem varia para diferentes vírus. Nem todos usam a membrana da superfície celular, muitos usam membranas citoplasmáticas como o complexo de Golgi; outros, como herpesvírus, que replicam no núcleo, podem utilizar a membrana nuclear. Nestes casos, o vírus é geralmente extrusado em alguma forma de vacúolo, no qual são transportados para a superfície celular e, posteriormente, liberados. Estes pontos são discutidos mais detalhadamente no Capítulo 4. 
Se a partícula do vírus tornou-se coberto por uma bicamada lipídica lisa, ininterrupta, essa seria a sua ruína. Esse é efetivamente um revestimento inerte, e, apesar de eficaz como uma camada protetora evitando ressecamento e danos à partícula enzimática, não permite o reconhecimento de moléculas receptoras na célula hospedeira. Por isso, vírus modificam seus envelopes lipídicos pela síntese de várias classes de proteínas que são associados de três modos com o envelope (Figura 2.11). Estes podem ser resumidos a seguir:
  
Proteínas da matriz. Estas são proteínas do virion internas, cuja função é efetivamente ligar a montagem do nucleocapsídeo interno ao envelope. Estas proteínas não são normalmente glicosiladas e geralmente são muito abundantes, por exemplo, em retrovírus elas compreendem aproximadamente 30% do peso total do vírion. 
Algumas proteínas da matriz contêm domínios ancorados a membrana plasmática, outros estão associados com a membrana hidrofóbica por retalhos em sua superfície ou por interações proteína-proteína com glicoproteínas do envelope. 
Glicoproteínas. Essas proteínas transmembrana estão ancoradas à membrana por um domínio hidrofóbico e podem ser subdivididas em dois tipos pela sua função. Glicoproteínas externas estão ancoradas no envelope por um único domínio transmembrana. A maior parte da estrutura da proteína está do lado de fora da membrana, com uma cauda interna relativamente curta. Frequentemente, os monômeros individuais associam-se para formar "pontos" visíveis em micrografias eletrônicas na superfície de muitos vírus envelopados. Tais proteínas são os principais antígenos dos vírus envelopados. A glicosilação estã ligada aoamino ou ao carboxila, e muitas destas proteínas são muito glicosiladas; até 75% de proteína por peso pode ser constituído de grupos açúcar aderidos pós-traducionalmente. Estas proteínas são geralmente os principais antígenos de vírus envelopados e proporcionam o contato com o ambiente externo, com freqüência cumprindo uma série de funções importantes, por exemplo, a hemaglutinina do vírus da gripe é necessária para a ligação ao receptor, a fusão de membrana e hemaglutinação. Proteínas de canal de transporte contém múltiplos domínios transmembrana hidrofóbicos que formam um canal revestido de proteína através do envelope. Isso permite ao vírus alterar a permeabilidade da membrana (por exemplo, canais iônicos). Tais proteínas são muitas vezes importantes para modificar o ambiente interno do virion, permitindo ou até mesmo provocando alterações bioquímicas necessárias para a maturação da partícula e o desenvolvimento de infectividade (por exemplo, proteína M2 do vírus da gripe ). 
Embora existam muitos vírus envelopados de vertebrados, apenas alguns vírus de plantas possuem envelopes lipídicos. A maioria destes pertence à família Rhabdoviridae, cuja estrutura já foi discutida (ver simetria helicoidal). Exceto para rhabdovírus de plantas, apenas um buniavírus que infectam plantas e os membros do gênero Tospovírus tem envelopes lipídicos externos. Esta relativa escassez de vírus de plantas envelopados provavelmente reflete aspectos da biologia da célula hospedeira, em particular o mecanismo de liberação do vírus da célula infectada, o que exige uma brecha na rígida parede celular. Esta limitação não se aplica a vírus de organismos procariontes, onde há um número de famílias de vírus envelopados (por exemplo, o Cystoviridae, Fuselloviridae, Lipothrixviridae e Plasmaviridae).
ESTRUTURAS VIRAIS COMPLEXAS
A maioria dos vírus pode ser colocada em uma das três classes estruturais apresentadas acima (ou seja, aquelas com simetria helicoidal, de simetria icosaédrica, ou vírus com envelope), no entanto, existem muitos vírus cuja estrutura é mais complexa. Nestes casos, embora os princípios gerais de simetria já descritos são frequentemente usados para construir parte da cápsula do vírus (termo que está sendo adequado aqui, porque tais vírus muitas vezes consistem de várias camadas de proteínas e lipídeos), os vírus maiores e mais complexos não podem ser simplesmente definidos por uma equação matemática , como podem uma hélice simples ou icosaedro. Devido à complexidade de alguns desses vírus, eles têm desafiado as tentativas para determinar estruturas atômicas detalhadas usando as técnicas descritas no Capítulo 1. 
Um exemplo desse grupo é o Poxviridae. Esses vírus possuem partículas ovais ou “em forma de tijolo” de 200 a 400 nm de comprimento. Na verdade, essas partículas são tão grandes que foram observadas pela primeira vez usando microscópios ópticos  de alta resolução em 1886 e se pensava na época serem esporos de micrococus. A superfície externa do virion é estriada em fileiras paralelas, às vezes dispostas helicoidalmente. As partículas são extremamente complexas e tem sido demonstrado que contêm mais de 100 proteínas diferentes (Figura 2.12). Durante a replicação, dois tipos de partículas são observadas: formas extracelulares que contém duas membranas e partículas intracelulares que têm apenas uma membrana interna. Poxvírus e outros vírus com estruturas complexas  (tais como o vírus da peste suína Africana) obtém suas membranas de uma forma diferente a partir de vírus envelopados “simples” como retrovírus ou influenza. Mais do que o brotamento na superfície da célula ou em um compartimento intracelular, adquirindo assim uma única membrana, estes vírus complexos são envolvidos pelo retículo endoplasmático , adquirindo assim duas camadas de membrana (Figura 2.13).
Sob o microscópio eletrônico, lâminas finas de poxviruses revelam que a superfície externa do virion é constituída de lipídios e proteínas. Esta camada circunda o núcleo, que é bicôncavo (forma de haltere), e dois "corpos laterais", cuja função é desconhecida. O núcleo é composto por uma nucleoproteína bem compactada e o genoma de DNA fita dupla que é enrolado em torno dela. Antigenicamente, poxvírus são muito complexos, induzindo anticorpos específicos e de reação cruzada, daí a possibilidade de vacinação contra a doença com um outro vírus (por exemplo, o uso de vírus vaccinia para imunizar contra o vírus da varíola). Poxvírus e um número de outros vírus complexos também enfatizam a verdadeira complexidade de alguns vírus - existem pelo menos dez enzimas nas partículas de poxvírus, envolvidas principalmente no metabolismo do ácido nucléico/replicação do genoma. 
Poxvírus formam as partículas mais complexas conhecidas, e embora a seqüência de nucleotídeos completa do genoma de vários representantes da família já foi determinada (ver Capítulo 3), a elucidação completa da estrutura destas partículas ainda não foi alcançada. Este é um caso extremo em virologia, incluído aqui como um contrapeso para a descrição de alguns dos mais simples vírus acima indicados. Em outros casos, a estrutura das partículas dos vírus complexos tem sido muito mais completamente investigada. Um dos exemplos desse grupo são os fagos com cauda de enterobactérias. A ordem Caudovirales, composta pelas famílias Myoviridae, Siphoviridae e Podoviridae tem sido extensivamente estudadas por excelentes razões - esses vírus são fáceis de propagar em células bacterianas, podem ser obtidos em títulos elevados e são facilmente purificados, facilitando assim estudos bioquímicos e estruturais . A cabeça das partículas é constituída essencialmente por um capsídeo icosaédrico com simetria T = 7 e está ligada a uma cauda contrátil helicoidal. Na extremidade da cauda está uma placa que funciona em anexo ao hospedeiro bacteriano e também na penetração da parede celular bacteriana em virtude de enzimas semelhantes a lisozimas associadas com a placa. Além destas estruturas, finas fibras protéicas estão ligadas à placa que, junto com a placa da cauda, estão envolvidos na ligação de moléculas receptoras na parede da célula hospedeira. A estrutura desses fagos é realmente um pouco mais complexa do que esta imagem simples; por exemplo, há várias proteínas internas e poliaminas associadas com o DNA genômico na cabeça e uma estrutura de tubo interno dentro da bainha externa da cauda helicoidal. Na célula bacteriana infectada estão vias de montagem separadas para as seções da cabeça e cauda da partícula que se reúnem em um estágio posterior para formar o virion (Figura 2.14). Estes vírus ilustram como partículas complexas podem ser construídas a partir dos princípios simples descritos acima. Um exemplo mais claro desse fenômeno é fornecido pela estrutura de partículas de geminivírus, que consistem em dois icosaedros geminados,  T = 1. Cada icosaedro tem uma subunidade morfológica ausente, e os icosaedros são unidos a tal ponto que a partícula madura contém 110 monômeros de proteínas dispostos em 22 subunidades morfológicas. 
Os membros da família Reoviridae possuem capsídeos T = 13 icosaédricos não envelopados, compostos de um capsídeo de proteína dupla com uma estrutura complexa (Figura 2.15). A estrutura do núcleo do vírus da febre catarral ovina transcricionalmente ativo foi relatada e representa a maior estrutura já determinada por resolução atômica 
(3,5 Å). O capsídeo externa deste vírus mede aproximadamente 80 nm de diâmetro, e a cobertura interna (núcleo) cerca de 60 nm. A estrutura da capsídeo exterior é complexa e ainda não foi determinada por resolução atômica, mas tem sido analisada em uma menor resolução de 3 nm por técnicas alternativas de investigação estrutural de criomicroscopia eletrônica e processamento de imagem. Embora estes métodos forneçam uma resolução estrutural que é cerca de dez vezes menor do que a difração de raios-x, essas técnicas são úteis para estruturas complexas ou frágeis que não podem ser cristalizadas. O genoma de RNA do vírus está empacotadofirmemente dentro do núcleo circundando
complexos de transcrição no ápice da partícula. Estes segmentos genômicos mantém sua ordem durante a transcrição. Doze "picos" se sobressaem do núcleo através dão capsídeo exterior. Partículas de Reoviridae são muito estáveis no ambiente; este é o caso dos rotavírus, que estão geralmente distribuídos através da água contaminada. Partículas de rotavírus em material fecal armazenado a temperatura ambiente são capazes de manter sua infecciosidade por 7 meses e não são muito suscetíveis a desinfetantes contendo cloro, demonstrando assim a eficiência com que essas partículas complexas protegem o frágil genoma de RNA.
O último exemplo da estrutura de vírus complexos a ser considerada é dos Baculoviridae (Figura 2.16). Nos últimos anos, estes vírus têm atraído muito interesse por uma série de razões. Eles são patógenos naturais de artrópodes, e baculovírus que ocorrem naturalmente, bem como geneticamente manipulados estão sob investigação ativa como agentes de controle biológico de pragas de insetos. Além disso, os baculovírus ocluídos (veja abaixo) estão cada vez mais sendo usados como vetores de expressão para produzir grandes quantidades de proteínas recombinantes. Estes vírus complexos contêm 12-30 proteínas estruturais e consistem de um nucleocapsídeo semelhante a uma vara (por isso "baculo") que possui 30 a 90 nm de diâmetro e 200 a 450 nm de comprimento e contém um genoma de DNA dupla fita com 90 - 230 kbp. O nucleocapsídeo é cercado por um envelope, fora do qual pode ou não existir uma matriz de proteína cristalina.
Se este escudo protéico externo está presente, todo o conjunto é referido como um "corpo de oclusão" e o vírus é chamado de ocluído (fig. 2.17). Existem dois gêneros de baculovírus ocluídos: o gênero Nucleopolyhedrovirus, com oclusões poliédricas de 1.000 a 15.000 nm de diâmetro e que podem conter vários nucleocapsídeos dentro do envelope (por exemplo, Autographa californica nucleopolyhedrovirus), e o gênero Granulovirus, com oclusões elipsoidais de 200-500 mm de diâmetro (por exemplo, Cydia pomonella granulovirus). A função destes enormes corpos de oclusão é conferir resistência contra condições ambientais adversas, o que permite que o vírus persista no solo ou em materiais vegetais durante longos períodos de tempo enquanto espera para ser ingerido por um novo hospedeiro. 
A eficácia desta estratégia é tal que estes vírus podem ser considerados como possuindo literalmente uma armadura prateada. Curiosamente, a estratégia de produção das partículas de oclusão parece ter evoluído independentemente em pelo menos três grupos de vírus de insetos. Além do baculovírus, partículas ocluídas também são produzidas por reovírus de insetos (vírus da poliedrose citoplasmática) e poxvírus (entomopoxvírus); no entanto, este revestimento resistente seria a destruição do vírus se não fosse removido no momento adequado para permitir que a replicação prossiga. Isto é alcançado em virtude do fato de que o corpo de oclusão é instável em meio alcalino e se dissolve no ambiente de pH elevado do intestino do inseto, liberando o nucleocapsídeo e permitindo que infecte o hospedeiro. Embora a estrutura da partícula inteira não tenha sido completamente determinada, é sabido que o corpo de oclusão é composto de várias cópias de uma única proteína de cerca de 245 aminoácidos - poliedrina. Para formar o corpo de oclusão, este produto único do gene é hiperexpresso tardiamente em uma infecção por um promotor de transcrição muito forte. Genes exógenos clonados podem ser expressos pelo promotor da poliedrina, daí, baculovírus têm sido manipulados como vetores de expressão. 
INTERAÇÕES PROTEÍNA-ÁCIDOS NUCLÉICOS E EMPACOTAMENTO DO GENOMA
 	A função principal da partícula viral é conter e proteger o genoma antes de entregá-lo para a célula hospedeira apropriada, portanto, é evidente que as proteínas do capsídeo devam interagir com o genoma de ácido nucléico. Mais uma vez as limitações físicas da integração de uma molécula de ácido nucléico relativamente grande em um capsídeo relativamente pequeno apresentam problemas consideráveis que precisam ser superados. Na maioria dos casos, o genoma linear viral quando esticado em solução é pelo menos uma ordem de magnitude maior do que o diâmetro do capsídeo. Apenas dobrar o genoma, a fim de colocá-lo em um espaço confinado é uma proeza da topologia em si, mas o problema é agravado pelo fato da repulsa pelas cargas eletrostáticas negativas cumulativas sobre os grupos fosfato do esqueleto de nucleotídeos, o que significa que o genoma resiste em ser amontoado em um espaço pequeno. Os vírus devem superar essa dificuldade embalando, juntamente com o genoma, um número de moléculas carregadas positivamente para neutralizar esta repulsão pelas cargas negativas. Isto inclui pequenos íons carregados positivamente (Na, Mg, K, etc), poliaminas e várias proteínas de ligação a ácidos nucléicos. Algumas destas últimas proteínas são codificados por vírus e contém aminoácidos com cadeias laterais básicas, tais como arginina e lisina, que interagem com o genoma. Há muitos exemplos destas proteínas, por exemplo, proteínas do retrovírus NC e Rhabdovirus N (nucleocapsídeo) e proteína do vírus da gripe NP (Nucleoproteína). Muitos vírus com genoma de DNA dupla fita têm moléculas básicas semelhantes a histona estreitamente associadas ao DNA. Mais uma vez, algumas delas são codificadas por vírus (como por exemplo, adenovírus polipeptídeo VII). Em outros casos, no entanto, o vírus pode utilizar as proteínas celulares, por exemplo, o genoma poliomavírus assume uma estrutura como a da cromatina, em associação com quatro proteínas histonas celulares (H2A, H2B, H3 e H4), similar ao genoma da célula hospedeira. 
O segundo problema que o vírus tem de superar é a forma de alcançar a especificidade necessária para selecionar e encapsidar do genoma do vírus a partir do grande grupo de ácidos nucléicos celulares. Na maioria dos casos, em fases tardias da infecção por vírus quando ocorre a montagem de partículas virais (ver Capítulo 4), a transcrição de genes celulares é reduzida e um grande grupo de genomas de vírus é acumulado. A superprodução de ácidos nucléicos do vírus facilita, mas não elimina o problema específico de empacotamento do genoma, por isso, um capsídeo específico codificado pelo vírus ou proteína do nucleocapsídeo são necessários para atingir este fim, e muitos vírus, mesmo aqueles com genomas relativamente curtos e compactos, como retrovírus e rhabdovírus, codificam este tipo de proteína. 
Vírus com genoma segmentado (ver capítulo seguinte) enfrentam mais problemas:
não só eles devem encapsidar apenas o ácido nucléico do vírus excluir as moléculas da célula hospedeira, mas devem também tentar empacotar um de cada dos segmentos de genoma necessários. É importante perceber que, durante a montagem, os vírus frequentemente cometem erros. Isto pode ser medido pela relação partícula: infectividade – a proporção do número de partículas total em uma preparação de vírus (contados por microscopia eletrônica) para o número de partículas capazes de dar origem a descendentes infecciosas (medido por placa ou ensaios de diluição limitante). Este valor é de vários milhares de partículas para cada virion infeccioso e só raramente se aproxima de uma relação de 1: 1; no entanto, cálculos mostram que vírus como o da gripe têm relações muito mais baixas de partícula: infectividade do que poderia ser alcançado por um empacotamento aleatório de oito distintos segmentos do genoma.  Acredita-se agora que cada partícula do vírus da gripe contém mais de oito segmentos de RNA, provavelmente 9 a 11. Esta redundância pode ser suficiente para garantir que uma percentagem razoável de partículas do vírus na população conterá, no mínimo, um de cada um dos oito segmentos e, portanto, ser infecciosa; no entanto, não é certo que este é o caso, e é possível que o vírus da gripe tenha um mecanismo ainda não descoberto (por exemplo, a incorporação de complexos de ribonucleoproteínasdurante a morfogênese), que garante um complemento genético completo na maioria das partículas.
Do outro lado da equação de empacotamento estão as sequências de nucleotídeos específicos do genoma (o sinal de empacotamento) que permitem ao vírus selecionar ácidos nucléicos genômicos de origem celular. O sinal de empacotamento de um número de genomas virais foi identificado. Exemplos são o sinal ψ (psi) em genomas de retrovírus murinos que tem sido utilizados para empacotar genomas sintéticos em uma partícula de vírus, e as sequências responsáveis por empacotar genomas de diversos genomas de vírus de DNA (alguns adenovírus e herpesvírus) tem sido clara e inequivocamente definidos. No entanto, é evidente a partir de um número de abordagens diferentes que o empacotamento preciso e eficiente  do genoma requer informações não só da sequência linear de nucleotídeos do genoma mas também de regiões de estrutura secundária formadas pela dobradura do ácido nucléico genômico  em formas complexas. Em muitos casos, as tentativas para encontrar um sinal de empacotamento original e linear em genomas de vírus falharam. A razão provável para isso é que a chave para a especificidade do empacotamento do genoma na maioria dos vírus encontra-se na estrutura secundária  do genoma. 
Como muitos outros aspectos da montagem do vírus, a forma com a qual o empacotamento é controlado é, em muitos casos, não bem compreendida, no entanto, a chave deve estar em interações moleculares específicas entre o genoma e o capsídeo. Até recentemente, a estrutura física dos genomas virais dentro de partículas do vírus tem sido pouco estudada, embora a genética de empacotamento tenha sido amplamente investigada nos últimos anos. É uma pena, porque é improvável que sejamos capazes de apreciar plenamente este importante aspecto da replicação do vírus sem esta informação, mas é compreensível, pois as técnicas utilizadas para determinar a estrutura do capsideo viral (por exemplo, difração de raios-x) só raramente podem revelar qualquer informação sobre o estado do genoma dentro de sua capsídeo de proteína. No entanto, em alguns casos, o conhecimento detalhado sobre o mecanismo e especificidade de encapsidação do genoma já está disponível. Estes incluem os vírus com simetria helicoidal e alguns com simetria icosaédrica. 
Sem dúvida, o melhor mecanismo de empacotamento entendido é o de vírus helicoidais de plantas de RNA sentido (+), TMV. Isto se deve à relativa simplicidade destes vírus, que tem apenas uma única camada protéica principal e irá reunir-se espontaneamente a partir de RNA purificado e seus componentes de proteína in vitro. No caso do TMV, a montagem da partícula é iniciada pela associação de agregados pré-formados de moléculas da proteína capsidial ('discos') com os resíduos 5444-5518 no genoma de RNA de 6.4 kb, conhecido como a origem da seqüência de montagem (OEA) (Figura 2.17). Os discos planos têm 17 subunidades por anel, perto de 16,34 subunidades por volta, encontrados na partícula viral madura. De fato, os discos não são completamente simétricos, já que eles têm uma pronunciada polaridade. A montagem inicia quando um disco interage com a OEA no RNA genômico. Isto converte os discos em uma estrutura helicoidal "máquina de lavar bloqueada”, cada um dos quais contem subunidades protéicas do envoltório. Discos são acrescentados a esta estrutura, mudando para a conformação "lavadora bloqueada”. O RNA é torcido nesta estrutura de montagem que é conhecida como um "volta viajante”, que dá o nome comum para este mecanismo de formação de partícula. O vRNA é preso e, posteriormente, enterrado no meio do disco, enquanto a hélice cresce. Extensão da estrutura helicoidal ocorre em ambas as direções, mas em taxas desiguais. O crescimento na direção 5´ é rápida, pois um disco pode adicionar diretamente para o filamento da proteína e a volta viajante de RNA é elaborada através dele. O crescimento na direção 3´ é mais lento porque o RNA tem de ser enfiado através do disco antes que ele possa aumentar a estrutura. 
 	O fago de enterobactéria M13 é um outro vírus helicoidal onde interações ácidos nucléicos-proteínas  na partícula do vírus são relativamente simples de entender (Figura 2.3). A seqüência primária da molécula g8p determina a orientação da proteína no capsídeo. Em termos simples, a superfície interna do capsídeo do fago, “semelhante a vara”,  é carregada positivamente e interage com o genoma carregado negativamente, enquanto a superfície externa do capsídeo cilíndrico é carregada negativamente; no entanto, a maneira na qual a proteína do capsídeo e o genoma são reunidos é um pouco mais complexa do que isso. Durante a replicação, o DNA genômico está associado a uma proteína de ligação ao DNA não-estrutural , G5p. Esta é a mais abundante de todas as proteínas virais nas células de E. coli infectadas, e o DNA fita simples recentemente replicado no fago, formando uma estrutura intracelular semelhante a vara similar à partícula do fago maduro , mas um pouco mais longa e mais grossa (1100 x16 nm). A função desta proteína é a de proteger o genoma de nucleases da célula hospedeira e interromper a replicação do genoma, sequestrando fitas recém-formadas como substratos para encapsidação. Monômeros protéicos da capa recém-sintetizada (g8p) estão associados com a membrana interna (citoplasmática) da célula, e é neste local que a montagem da partícula do vírus  ocorre. O revestimento G5p é retirado assim que partícula passa através da membrana e é essencialmente trocado para o revestimento g8p maduro (mais proteínas acessórias). As forças que impulsionam este processo não são totalmente conhecidas, mas interações proteína-ácido nucléico que ocorrem parecem ser bastante simples e envolvem  cargas eletrostáticas opostas e o empilhamento das bases do DNA entre as cadeias laterais das proteínas. Isto é confirmado pela plasticidade do genoma M13  e a sua capacidade de livremente encapsidar material genético extra. 
Interações proteína-ácido nucléico em outros vírus helicoidais, como rhabdovírus, são um pouco mais complexas. Na maioria dos vírus helicoidais envelopados, primeiro é formado um núcleo de nucleoproteína que depois é recoberto por proteínas da matriz, o envelope, e suas glicoproteínas associadas (Figura 2.4). A estrutura fina do núcleo ainda não foi determinada, mas parece mostrar estrias atravessadas de 4,5-5,0 nm de distância, cada uma dessas presumivelmente equivale a uma volta do complexo proteína-RNA (um pouco como TMV). A proteína da matriz mostra um padrão aparentemente hexagonal, e não está claro como isto está relacionado com a estrutura do nucleocapsídeo subjacente ou como a extremidade arredondada da partícula do vírus é formada. 
Menos ainda se sabe sobre a organização do genoma do vírus dentro de partículas com simetria icosaédrica. Há, no entanto, algumas exceções a esta declaração. Estes são os vírus de RNA icosaédricos T = 3, cujas subunidades consistem em grande parte do motivo estrutural "barril formado por oito folhas β antiparalelas", discutido anteriormente. 
Nestes vírus, ramificações das projeções internasdas proteínas do capsídeo, positivamente carregadas, interagem com o RNA no centro da partícula. No vírus da vagem do feijão (BPMV), um comovírus T = 3 com genoma bipartido, cristalografias de raios-X mostraram que o RNA é dobrado de tal forma que ele assume simetria icosaédrica, que corresponde ao do capsídeo em torno dele. As regiões de contato com as proteínas do capsídeo são de fita simples e parecem interagir por forças eletrostáticas mais do que ligações covalentes. A estrutura atômica de φ174 também mostra que uma parcela do genoma do DNA interage com resíduos de arginina expostos na superfície interna do capsídeo de forma semelhante ao BPMV. 
Um consenso sobre o estado físico de ácidos nucléicos dentro de capsídeos de vírus icosaédricos parece estar emergindo. Assim como capsídeos icosaédricos de muitos vírus geneticamente  não relacionados são baseados em monômeros com um motivo estrutural"barril formado por oito folhas β antiparalelas" comum, os genomas dentro também parecem apresentar simetria icosaédrica, os vértices dos quais interagem com resíduos de aminoácidos básicos na superfície interior do capsídeo. Assim, esses motivos estruturais comuns podem, em tempo, explicar como os vírus seletivamente empacotam os ácidos nucléicos geômicos necessários e podem até oferecer oportunidades de produzir drogas específicas para inibir essas interações. 
RECEPTORES VIRAIS: RECONHECIMENTO E LIGAÇÃO
 	Moléculas receptoras celulares usadas por um número de diferentes vírus de diversos grupos taxonômicos já foram identificadas. A interação da superfície externa de um vírus com um receptor celular é um evento importante na determinação dos eventos posteriores na replicação e os resultados das infecções. É este evento de ligação que ativa as partículas de vírus extracelulares inertes e inicia o ciclo de replicação. Ligação ao receptor é considerada em detalhe no Capítulo 4. 
OUTRAS INTERAÇÕES DO CAPSÍDEO VIRAL COM A CÉLULA HOSPEDEIRA 
 	
Como dissemos no início deste capítulo, a função do capsídeo do vírus não é só proteger o genoma, mas também entregá-lo a uma célula hospedeira apropriada, e mais especificamente, no compartimento apropriado da célula do hospedeiro (no caso de hospedeiros eucariontes) para permitir a replicação de continuar. Um exemplo é a proteína do nucleocapsídeo de vírus que replicam no núcleo da célula hospedeira. Estas moléculas contêm dentro de suas sequências primárias de aminoácidos “sinais de localização nuclear", que são responsáveis pela migração do genoma do vírus mais suas proteínas associadas para o núcleo onde a replicação pode ocorrer. Novamente, esses eventos são discutidos em detalhe no Capítulo 4. 
Vírions não são estruturas inertes. Muitas partículas virais contêm uma ou mais atividades enzimáticas, embora na maioria dos casos, estas não estão ativas no exterior do ambiente bioquímico da célula hospedeira. Todos os vírus com genomas de RNA sentido negativo  devem levar consigo uma RNA polimerase dependente de RNA, vírus-específica, porque a maioria das células eucarióticas têm nenhum mecanismo de polimerização do RNA RNA-dependente, então a replicação do genoma não poderia ocorrer se esta enzima não estivesse incluída na partícula do vírus. A transcrição reversa do genoma dos retrovírus ocorre dentro de um complexo de partículas e não livre em solução. Os mais complexos vírus de DNA (por exemplo, os herpesvírus e poxvírus) carregam uma multiplicidade de enzimas, a maioria interessados com alguns aspectos do metabolismo dos ácidos nucléicos. 
SUMÁRIO 
 	Este capítulo não pretende ser uma lista completa de todas as estruturas dos vírus que são agora conhecidos, mas uma tentativa de ilustrar com exemplos alguns dos princípios que controlam o conjunto de vírus e as dificuldades de estudar essas mínimas estruturas. Os leitores devem referir-se a artigos científicos e bases de dados para detalhes das estruturas de vírus conhecidos e para os muitos que aparecem continuamente. No entanto, há uma série de motivos estruturais repetidos encontrados em muitos grupos diferentes  de vírus. O mais óbvio é a divisão de estruturas de muitos vírus naquelas baseadas na simetria helicoidal ou icosaédrica. Mais sutilmente, estruturas protéicas comuns como "barril formado por oito folhas β antiparalelas" encontrado em muitos capsídeos de vírus icosaédricos T = 3 e genoma de RNA icosaédrico embrulhado presentes dentro de alguns desses vírus estão começando a surgir. Partículas de vírus são não inertes. Muitos são armados com uma variedade de enzimas que realizam uma série de reações complexas, mais frequentemente envolvidas na replicação do genoma.