Propriedades Gerais dos Vírus

Prévia do material em texto

Propriedades Gerais dos Vírus
INTRODUÇÃO
Conceito de vírus
 Origina do latim: veneno ou fluído venenoso
 Partículas extracelulares: não têm atividades metabólicas independentes
 Incapazes de reprodução por cissiparidade, gemulação ou outros processos 
 Parasitas intracelulares
HISTÓRICO
 A virologia teve seu início no final do século XIX, com o reconhecimento da existência de agentes infecciosos capazes de passar através de filtros que retinham bactérias.
 A primeira descrição do vírus foi feita por Dmitrii Iwanowski que, em 1892, referiu que o agente da doença do “mosaico do tabaco”, poderia passar livremente através dos filtros
 Ao utilizar filtrados de plantas doentes como inóculo em plantas sadias e susceptíveis, houve o surgimento da doença
Filtração de extrato de plantas contaminadas com a doença do mosaico do tabaco utilizando filtros bacteriológicos (vermelho), os vírus passam junto com o filtrado para o frasco.
Marco fundamental: Stanley (1940) descobriu que o vírus do mosaico do tabaco podia ser cristalizado (assim como os sais inorgânicos e proteínas moleculares) e que os cristais inanimados, podiam produzir doença em plantas sadias.
 A controvérsia: organismos vivos ou não?
MORFOLOGIA VIRAL
 Com a descoberta da microscopia eletrônica: possível estudar a morfologia dos vírus
 Fotografias das imagens virais revelaram suas formas, dimensões e estruturas internas
 Cada vírus possui características próprias
 Menores agentes infecciosos (20 a 350 nm)
Grande variação nas estruturas, organização e genoma 
 Contém apenas 1 único tipo de ácido nucléico (DNA ou RNA)
 Ácido nucléico é circundado por uma capa proteíca
 Inertes ao ambiente
Parasitas intracelulares obrigatórios
 O ciclo de replicação DEPENDE de uma célula
 Uma Grande Variedade de Hospedeiros são Susceptíveis aos Vírus
PROCARIOTOS, ANIMAIS e VEGETAIS 
O VÍRUS NÃO SE REPLICA – É REPLICADO PELA CÉLULA
Terminologia em virologia
 Capsídeo (envoltório protéico que envolve o genoma viral)
 Capsômero (unidade morfológica observada em vírus icosaédrico)
 Vírus Defeituoso (partícula viral deficiente na replicação)
 Envoltório (membrana lipídica acima do capsídeo)
 Nucleocapsídeo (complexo formado por proteina-ácido nucléico)
 Subunidade (cadeia polipeptídica viral dobrada)
 Virion (partícula viral completa)
Estrutura Básica dos vírus
Vírion = partícula viral completa e infecciosa
Envelope
Ou 
Envolúcro
Composição:
Lipoproteína
Capsídeo
Composição:
Proteína
Ácido Nucléico
RNA ou DNA
Matriz Protéica
Núcleocapsídeo
Núcleocapsídeo
Envelope
Ou 
Envolúcro
Composição:
Lipoproteína
Glicoproteína
Se liga aos receptores
MORFOLOGIA VIRAL
Simetria das Partículas Virais
 Icosaédrica – Simetria cúbica
- Os capsômeros organizam-se em icosaédricos (20 faces triangulares eqüiláteras, 12 vértices, e 30 arestas); 
Simetria das Partículas Virais
 Helicoidal
- Os capsômeros organizam-se segundo simetria do tipo helicoidal dispondo o ácido nucléico na parte interna das unidades protéicas, associado as mesmas. 
Simetria das Partículas Virais
 Complexa
- Algumas partículas virais não exibem nem simetria helicoidal nem simetria icosaédrica. Ex: esféricos, paralelepípedos e os bacteriófagos.
Vírus Icosaédricos
Vírus Helicoidais
Vírus complexos
Envelope viral
MORFOLOGIA VIRAL
Tamanho dos vírus
ORIGEM EVOLUTIVA DOS VÍRUS
 Não se sabe exatamente a origem do vírus
1) Podem derivar de DNA ou RNA ou de ambos os ácidos nucléicos de células hospedeiras que adquiriram a capacidade de replicação autônoma e evoluíram independentemente. As seqüências virais são semelhantes à genes celulares.
2) Podem consistir em formas degeneradas de parasitas intracelulares. Não há evidências, mas os poxvirus são grandes e podem representar produto evolutivo de algum ancestral celular.
CLASSIFICAÇÃO DOS VÍRUS
Baseia-se em: 
1) Morfologia do Virion (tamanho e forma)
2) Propriedades Físico-químicas do Virion
3) Propriedades do Genoma Viral (DNA ou RNA)
4) Propriedades das Proteínas Virais (n°, atividade)
5) Organização e Replicação do Genoma (ordem)
6) Propriedades Antigênicas
7)Propriedades Biológicas (hospedeiros naturais, transmissão, vetores, patogenicidade, patologia)
Sistema Universal para Classificação dos Vírus
 Sistema universal: vírus são divididos em grandes grupos (famílias) com base na morfologia do virion, estrutura do genoma e estratégias de replicação;
 Dentro de cada família, tem as subdivisões (gêneros): em geral baseiam-se em diferenças físico-químicas ou sorológicas
Nomes dos gêneros têm o sufixo vírus
 Famílias têm sufixo viridae 
 Existem 24 famílias que infectam seres humanos e animais (em 71)
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DO VIRUS
Proteína Viral
Desempenham várias funções importantes:
Facilitar a transferência do ácido nucléico viral para a célula hospedeira
Proteção do genoma viral contra nucleases celulares
Fixação da partícula viral à uma célula susceptível
Características antigênicas (direcionamento da resposta imune do hospedeiro)
Presença de enzimas dentro do nucleocapsídeo (essenciais no ciclo replicativo de alguns virions).
Ácido Nucléico Viral
Contém um ÚNICO tipo de ácido nucléico
O genoma pode consistir em fita simples ou fita dupla, circular ou linear, segmentada ou não-segmentada
Existem várias formas de RNA viral (única molécula linear, segmentos, polaridade negativa e polaridade positiva)
Positiva: altamente infeccioso
Negativa: não é infeccioso
Envoltórios Lipídicos
Diversos vírus apresentam envelope lipídico
Adquirido através do brotamento na membrana citoplasmática, em locais específicos de inserção das proteínas virais
A composição específica de fosfolipídios é determinada pelo tipo específico de membrana celular envolvida no brotamento (Herpesvirus = membrana nuclear)
Sensibilidade ao tratamento com éter e outros solventes orgânicos (ruptura ou perda dos lipídeos resultam na perda da infecciosidade)
Glicoproteínas Virais
Os envoltórios contém glicoproteínas codificadas pelo genoma viral
A fração glicídica reflete a natureza da célula hospedeira infectada
Estruturas de reconhecimento com receptores de superfície de membranas citoplasmáticas (interação com receptor)
Importantes antígenos virais estão na superfície externa – interação com os Ac neutralizantes)
Cultura dos Vírus
Os vírus podem crescer em cultura de células, cobaias, ovos embrionados
Os laboratórios de diagnóstico tentam isolar o vírus de amostras clínicas para determinar a etiologia da doença
Os laboratórios de pesquisa cultivam os vírus visando análises detalhadas da expressão, replicação e componentes estruturais
Quantificação dos Vírus
Métodos Físicos
Contagem direta ao microscópio eletrônico mediante comparação com uma suspensão padrão de partículas de latex de tamanho semelhante. Não se distingue as infecciosas das não-infecciosas
Testes sorológicos: Hemaglutinação: RIA (radioimunoensaio), ELISA (imunoabsorção ligados a enzimas), Quimioluminescncia
Biologia Molecular: Nasba, PCR, bDNA,
REPLICAÇÃO DAS PARTÍCULAS VIRAIS
Os vírus SÓ SÃO REPLICADOS em CÉLULAS VIVAS
A célula fornece a energia e os precursores de baixo peso molecular enquanto que o genoma viral transporta a especificidade genética para codificar todas as macromoléculas virais.
O genoma viral deve ser capaz de produzir seu ácido nucléico em mRNA e competir com a célula de forma bem-sucedida.
Após a interação com a célula hospedeira o virion infectante é rompido e perde sua infecciosidade detectável (período de eclipse). 
Sua duração é variável (depende do vírus e da célula): intensa atividade de síntese (redirecionamento das atividades da célula)
Após a síntese de proteínas e ácidos nucléicos virais os componentes são organizados pela célula (interações químicas) para a formação de novos virions infecciosos.
Produção por célula é variável: até 100.000 partículas
Os ciclos replicativos apresentamduração variável: 6-8 h (picornavirus) até 40 h (herpesvirus)
Nem todas as infecções resultam em nova progênie de vírus
Infecções produtivas em células permissivas: nova progênie
Infecções abortivas em células não-permissivas (não há produção de vírus infeccioso, e é incapaz de sustentar a expressão de todos os genes virais – vírus defeituoso)
Infecções latentes com persistência do genoma viral na célula infectadas (sobrevida do hospedeiro)
ETAPAS DA REPLICAÇÃO VIRAL
A reprodução
Existem dois tipos de ciclos por meio dos quais se reproduzem: o ciclo lítico e o ciclo lisogênico. Quando apresenta a reprodução por ciclo lítico, sobre o qual se trata este artigo, o vírus recebe o nome de lítico ou virulento. Como exemplos desses, podemos citar os bacteriófagos ou fagos – vírus que destroem as células.
Foto: Reprodução
Durante esse ciclo, o vírus faz a inserção de seu material genético no material da célula hospedeira. As funções normais dessa célula são, então, interrompidas na presença do ácido nucléico do vírus. Este passa, dessa forma, a dominar o metabolismo da célula e acaba por destruí-la. Esse ciclo possui cinco fases a serem descritas a seguir.
1ª – Adsorção
Nessa primeira fase, acontece o reconhecimento e a fixação do vírus à célula. Os vírus acometem apenas um tipo exclusivo de célula – por isso são parasitas específicos – e devido à presença das substâncias químicas da célula hospedeira, são capazes de detectá-lo e prender-se à membrana.
2ª – Penetração
Passado o primeiro passo, o vírus faz a inserção de seu material genético na célula hospedeira de forma direta, por meio de endocitose, ou ainda por fusão do envelope viral. Na primeira situação, apenas o material genético é injetado, deixando a parte proteica do lado externo. Na segunda situação, há a fixação do vírus, promovida pelos receptores químicos da membrana celular e, em seguida, o vírus é englobado por suas invaginações. No terceiro caso, o envelope viral funde-se à membrana celular, o capsídeo se desfaz e o genoma invade a célula. Esse terceiro caso, no entanto, acontece somente com vírus envelopados.
3ª – Síntese
Durante a síntese, o vírus começa a determinar as atividades metabólicas da célula de forma que, as enzimas, antes utilizadas na síntese proteica e de ácidos nucleicos na célula, começam a ser responsáveis pela produção de partículas virais.
4ª – Montagem
Tendo sido produzidos, os componentes do vírus são organizados e passam a formar novos parasitas.
5ª – Liberação
Na quinta e última etapa, as dezenas de novos parasitas produzem uma enzima viral conhecida como lisozima. Essa rompe a célula hospedeira – realiza a lise celular -, processo favorecido pelo esgotamento celular devido à sua utilização para a produção de estruturas virais. Por meio da destruição das células, os vírus então se libertam e começam novas infeções em células vizinhas, recomeçando todo o ciclo.
Penetração direta - injeção do material genético
Fusão com a membrana
Endocitose
Entrada e desnudamento
Síntese
Várias estratégias, dependendo do material genético e da localização do vírus
Montagem e liberação
A maioria dos vírus de DNA faz a montagem no núcleo, sendo então liberada no citoplasma
A maioria dos vírus de RNA se desenvolve no citoplasma
A quantidade de partículas produzidas é variável
Liberação com ou sem lise
Herpes Simplex Tipo I
Liberação de vírus envelopados por brotamento
REPLICAÇÃO DOS VIRUS
ETAPAS DA REPLICAÇÃO VIRAL
Fixação, penetração e desnudamento
Nem todas as células em um hospedeiro susceptível irão expressar todos os receptores necessários
Cada célula susceptível pode apresentar 100.000 receptores para determinado vírus.
A 2ª etapa: penetração. Após ligação, o vírus penetra na célula. Pode ser por endocitose mediada por receptores; penetração direta através da membrana citoplasmática; ou fusão de membranas do envoltório do virion com a célula
A 3ª etapa: desnudamento. Logo após a penetração do vírus na célula, ocorre a separação física do ácido nucléico viral dos outros componentes estruturais do virion.
O genoma pode ser liberado na forma de A.N. livre (picornavirus) ou como nucleocapsídeo (reovirus). Em geral os nucleocapsídeos contém polimerases e o seu desnudamento depende de pH ácido
Nesta fase ocorre a perda de infecciosidade do vírus original.
Expressão do Genoma Viral e Síntese dos Componentes
A fase de síntese do ciclo replicativo ocorre imediatamente após o desnudamento.
Transcrição de RNAm específicos a partir do ácido nucléico viral para a expressão e duplicação bem-sucedida da informação genética viral.
Os componentes celulares interpretam o RNAm viral como sendo próprio e realizam sua tradução (diferentes vias). 
Alguns vírus (Rabdovírus) transportam RNA polimerases para sintetizar os RNAm 
Durante a replicação, todas as macromoléculas do vírus são sintetizadas em uma sequência altamente organizada.
Vírus com DNA fita dupla: proteínas virais iniciais são sintetizadas logo após a infecção; síntese de proteínas tardias
Vírus RNA: todas as informações são expressas simultaneamente
Nem todas as proteínas virais são expressas nas mesmas quantidades. 
Vírus RNA: maior variedade de estratégias para expressão gênica
Vírus DNA que se replica no núcleo: utilizam DNA e RNA polimerases e enzimas de processamento da célula hospedeira
 Herpesvírus e Poxvírus = vírus grandes e independentes da maquinaria celular, maior susceptibilidade à quimioterapia antiviral.
DNA viral é replicado no núcleo
RNA viral é replicado no citoplasma
Morfogênese e Liberação dos Vírus
Após síntese dos genomas virais e polipeptídeos do capsídeo: união destes elementos para a síntese da partícula viral (progênie)
Capsídeo Icosaédrico: podem condensar-se na ausência de ácido nucléico.
Capsídeo Helicoidal: não se forma sem a presença do RNA viral
Liberação dos vírus sem envelope lipídico: célula lisa e as progênies virais são liberadas no meio
Morfogênese e Liberação dos Vírus
 Vírus com envelope lipídico: amadurecem por processo de brotamento
Glicoproteínas virais específicas são introduzidas na membrana celular e os nucleocapsídeos virais brotam neste local específico.
Maturação viral pode ser um processo ineficaz: quantidades excessivas de componentes virais podem se acumular e se enovelarem formando corpúsculos de inclusão no interior da célula
Patogenia das Infecções Virais