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Multiplicação e patogenia das infecções virais Profª: Natalle Freitas natalle.freitas@fcat.edu.br V ír u s Introdução Vírus são organismos simples Sem atividade metabólica necessitam da célula para replicar Adquirem atividade biológica dentro de células vivas V ír u s Como a progênie viral é gerada? V ír u s Definições importantes Uma célula suscetível tem um receptor para determinado vírus – a célula pode ou não dar suporte à replicação viral. Uma célula resistente não tem receptor – pode ou não ser competente à replicação viral. Uma célula permissível tem a capacidade de replicar o vírus – a célula pode ou não ser suscetível. Uma célula suscetível e permissível é a única célula capaz de ser infectada e dar condições para sua replicação. V ír u s Estratégias de replicação •Multiplicação de Bacteriófagos: - Ciclo lítico -Ciclo lisogênico •Multiplicação de Vírus Animais: - Biossíntese dos vírus de DNA - Biossíntese dos vírus de RNA V ír u s Estratégias de replicação •Multiplicação de Bacteriófagos: -Ciclo lítico : termina com a lise e a morte da célula hospedeira. -Ciclo lisogênico: a célula hospedeira permanece viva -vídeo V ír u s Bacteriófagos: ciclo lítico O ciclo de multiplicação desses vírus, assim como o de todos os outros vírus, ocorre em cinco etapas distintas: 1. Adsorção 2.Penetração 3.Biossíntese - Período de eclipse 4.Maturação 5. Liberação V ír u s Bacteriófagos: ciclo lítico 1. Adsorção: Após uma colisão ao acaso entre as partículas do fago e as bactérias, adsorção, ou ancoragem, ocorre. Durante esse processo, um sítio de adsorção no vírus se liga ao sítio do receptor complementar na parede da célula bacteriana. V ír u s Bacteriófagos: ciclo lítico 2. Penetração: Após a adsorção, os bacteriófagos injetam seu DNA (ácido nucleico) dentro da bactéria. Para isso, a cauda do bacteriófago libera uma enzima, a lisozima, que destrói uma porção da parede celular bacteriana. V ír u s Bacteriófagos: ciclo lítico 3. Biossíntese: -Assim que o DNA do bacteriófago alcança o citoplasma da célula hospedeira, ocorre a biossíntese do ácido nucléico e das proteínas virais. -A síntese proteica do hospedeiro é interrompida pela degradação do seu DNA induzida pelo vírus. - Por um período de vários minutos após a infecção, fagos completos não são encontrados na célula hospedeira. Somente componentes isolados – DNA e proteína – podem ser detectados. Esse período da multiplicação viral, no qual vírions completos e infectivos ainda não estão formados, é denominado período de eclipse. V ír u s Bacteriófagos: ciclo lítico 3. Maturação: -Durante esse processo, vírions completos são formados a partir do DNA e dos capsídeos. -Os componentes virais se organizam espontaneamente, formando a partícula viral. - As cabeças e as caudas dos fagos são montadas separadamente a partir de subunidades de proteínas: a cabeça recebe o DNA viral e se liga à cauda. V ír u s Bacteriófagos: ciclo lítico 4. Liberação: - O estágio final da multiplicação viral é a liberação dos vírions da célula hospedeira. - A lisozima destrói a parede celular bacteriana, liberando os novos bacteriófagos produzidos. V ír u s Bacteriófagos: ciclo lisogênico • O DNA viral se incorpora ao DNA da célula hospedeira, que continua a se reproduzir. • Algum evento externo ou instruções do próprio DNA viral inicia a replicação viral que estava “adormecida.” • A reprodução do vírus se inicia normalmente, como no ciclo lítico. V ír u s Bacteriófagos: ciclo lisogênico e ciclo lítico • Ciclo Lisogênico O DNA do vírus se incorpora no DNA de uma célula mas não interfere no metabolismo da célula hospedeira, que continua reproduzindo normalmente, transmitindo o DNA viral às células descendentes. • Ciclo Lítico O DNA viral passa a comandar o metabolismo da célula hospedeira e faz várias cópias que se transcrevem em RNAm virais. Com essa reprodução exagerada ocorre uma lise ( destruição) na célula, liberando os novos vírus que podem infectar outras bactérias e assim sucessivamente. V ír u s Multiplicação de vírus animais A replicação de todos os vírus animais compreende a seguinte sequência de eventos: 1.Adsorção 2.Penetração 3.Desnudamento 4.Biossíntese de ácido nucleico e proteínas 5.Maturação 6.Liberação. V ír u s Multiplicação de vírus animais Os vírus animais diferem dos fagos no seu mecanismo de penetração dentro da célula hospedeira. A síntese e a montagem de novos componentes virais são ligeiramente diferentes. Os vírus animais possuem determinados tipos de enzimas que não são encontrados nos fagos. Os vírus animais e os fagos diferem quanto aos mecanismos de maturação e liberação e quanto aos efeitos de sua multiplicação na célula hospedeira. V ír u s Multiplicação de vírus animais Multiplicação Viral 6 fases Membrana Citoplasmática Vírion Receptor celular Citoplasma Meio Extracelular 2 - Penetração 1 - Adsorção 3 - Desnudamento 4 - Biossíntese 5 - Maturação 6 - Liberação V ír u s 1. Adsorção • Interação vírus x célula via receptores • Receptores celulares podem ser: proteínas, lipídios ou carboidratos V ír u s 1. Adsorção (susceptibilidade) • Receptor determina hospedeiro afetado, tropismo viral e a patogenia da infecção V ír u s 2. Penetração A – Direta: vírus sem envelope V ír u s 2. Penetração B- Fusão com a membrana celular - Fusão do envelope viral com membrana plasmática (vírus envelopados V ír u s 2. Penetração B- Fusão com a membrana celular - Fusão do envelope viral com membrana plasmática (vírus envelopados 2 - Penetração Envelope Viral Receptor Viral Membrana Celular Citoplasma Citoplasma Fusão de Membranas Receptor Celular Citoplasma V ír u s 2. Penetração C- Endocitose mediada por receptor - Vírus não envelopado V ír u s 2. Penetração C- Endocitose mediada por receptor - Vírus envelopado V ír u s 2. Penetração C- Endocitose: - Pinocitose: Nas células eucarióticas, os vírus penetram pelo processo de pinocitose, que é um processo celular ativo através do qual nutrientes e outras moléculas entram na célula. Se um vírus se ligar a uma evaginação da membrana plasmática de uma célula hospedeira em potencial, esta envolverá o vírus, formando uma vesícula. V ír u s 3. Desnudamento • Separação entre capsídeo e genoma viral • Genoma liberado no citoplasma da célula ou no núcleo • A etapa de desnudamento ocorre, em muitos casos, simultaneamente à penetração, e consiste na degradação do capsídeo/nucleocapsídeo viral seguido da exposição do material genético do vírus no respectivo sítio replicativo Penetração Desnudamento Ácido nucléico exposto no sítio replicativo 3 - Desnudamento V ír u s 4. Biossíntese • Para conseguir expressão, replicação e o “alastramento” de seus genes, os diferentes vírus evoluíram muitas estratégias genéticas e bioquímicas diferentes, dependendo de fatores tais como: – Natureza do material genético viral – Características fisiológico-bioquímicas da célula hospedeira – Sítio de replicação intracelular V ír u s 4. Biossíntese • Síntese de cópias do material genético, enzimas, proteínas estruturais, glicoproteínas do envelope • Vírus de DNA núcleo • Vírus de RNA citoplasma V ír u s 4. Biossíntese vírus de DNA -Geralmente, os vírus de DNA replicam seu genoma no núcleo da célula hospedeira usando enzimas virais e sintetizam as proteínas do capsídeo e outras proteínas no citoplasma, usando enzimas do hospedeiro. -As proteínas migram, então, para o núcleo e são reunidas com o DNA recém- sintetizado para formar os novos vírions. -Os vírions são transportados pelo retículo endoplasmático para a membrana da célula hospedeira e são liberados. -Os herpesvírus, os papovavírus, os adenovírus e os hepadnavírus seguem esse padrão de biossíntese. -Os poxvírus são uma exceção, pois todos os seus componentes são sintetizados no citoplasma. V ír u s 4. Biossíntese vírus de DNA V ír u s 4. Biossíntese vírus de RNA -Os vírus de RNA multiplicam-se, essencialmente, da mesma forma que os vírus de DNA, exceto que os vários grupos de vírus de RNA utilizam diferentes mecanismos de síntese de mRNA. - Os vírus de RNA se multiplicam no citoplasma da célula hospedeira. V ír u s Biossíntese do vírus de RNA Os vírus de RNA multiplicam-se, essencialmente, da mesma forma que os vírus de DNA, exceto que os vários grupos de vírus de RNA utilizam diferentes mecanismos de síntese de mRNA. V ír u s 4. Biossíntese vírus de RNA V ír u s V ír u s 4. Biossíntese V ír u s Multiplicação de vírus de DNA e de RNA Processos comuns aos vírus de DNA e de RNA: 1.Adsorção 2.Penetração 3.Desnudamento 4.Liberação. V ír u s 5. Maturação • Formação do capsídeo através da associação das proteínas estruturais • Capsídeo + genoma •Citoplasma ou núcleo Conceito: Montagem das subunidades protéicas (e dos componentes da membrana no caso dos vírus envelopados) e empacotamento do ácido nucléico viral, com formação de novas partículas virais completas em um determinado sítio da célula. 5 - Maturação Sítio nuclear Sinais de localização nuclear Sinais de exportação nuclear Sítio Citoplasmático Tradução em Ribossomos livres Modificações pós-traducionais Vias secretórias celulares Montagem das subunidades protéicas e empacotamento do ácido nucléico viral 5 - Maturação 5 - Maturação • Vírus envelopados: Vírus não são capazes de sintetizar lipídeos. Assim envelopes devem ser adquiridos de compartimentos membranosos da célula (previamente modificados por proteínas virais) V ír u s 6. Liberação • Vírus não envelopados: lise celular •Vírus envelopados: Brotamento Exocitose V ír u s 6. Liberação • Vírus não envelopados: lise celular V ír u s 6. Liberação • Liberação por brotamento (vírus envelopado) - Envelope adquirido da membrana citoplasmática. V ír u s 6. Liberação • Liberação por exocitose (vírus envelopado) - Aquisição de envelope das membranas internas (núcleo, organelas)
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