Introdução à Virologia 2

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Introdução à Virologia
Estrutura, Morfologia e Replicação Viral
Ricardo Souza Dias
Replicação viral
Princípios da replicação Viral
Vírus são Parasitas intracelulares obrigatórios
Os ciclos replicativos dos vírus variam de acordo com a duração, local da multiplicação, destino da célula infectada (ciclo lítico ou não) e produtividade viral.
Alguns vírus são capazes de entrar em estados latentes, onde não há produção de progênie viral
Décadas de 20 e 30: era de “ouro” dos fagos. 
Ciência básica e biologia viral. 
Fonte: Benjamin Cummings, 2004
Genoma bacteriano
Eventualmente o profago pode se desassociar do cromossomo e causar um ciclo lítico
Divisões celulares
Bactéria lisogênica se reproduz normalmente
Profago
DNA do fago se integra ao cromossomo bacteriano
DNA do fago se circulariza e entra em ciclo lítico ou lisogênico
Lise celular, liberação de fagos
DNA do fago 
(dupla fita)
Morfogênese da partícula
Ciclo lítico
Ciclo lisogênico
Replicação Viral: Fagos
Multiplicação Viral
6 fases
Membrana 
Citoplasmática
Partícula viral
Receptor 
celular
Citoplasma
Meio Extracelular
2 - Penetração
1 - Adsorção
3 - Desnudamento
4 - Biossíntese
5 - Morfogênese
6 - Liberação
Fonte: Dr. Flávio da Fonseca
Ligação específica entre os ligantes virais e receptores celulares localizados na membrana citoplasmática 
Ligante Viral
Receptor celular
Fontes: Fields Virology, 2007; Google imagens, 2011
Adsorção
Onde está meu hospedeiro? 
?
?
?
?
Onde está(ão) minha(s) células?
Espectro de hospedeiros
 Tropismo 
Receptores virais estão diretamente relacionados com tropismo celular/tecidual e a especificidade de hospedeiro
Linfócito T
Neurônio
Fibroblasto
HIV
x
x
CD4-
CD4-
CD4+
x
x
CD4 Humano
CD4 Felino
CD4 Aviário
Fontes: Smith et al., 2005 (Cell); Fields Virology, 2007; Google imagens, 2011
Adsorção
Receptor 
Celular
Co-receptor Celular
Em adição aos receptores primários, alguns vírus também interagem com receptores secundários (co-receptores). A ligação pode ocorrer ao vírus nativo ou a formas virais alteradas como resultado de sua ligação ao receptor primário. 
Fonte: Google imagens, 2011
Adsorção
ENVELOPADOS
NÃO
ENVELOPADOS
Endocitose mediada por receptor
Fusão de membranas
Perfuração da membrana
Formação de poros
Fontes: Principles of Microbiology, 2006; Google imagens, 2011
Penetração
Fusão de Membranas
Fonte: Principles of Microbiology, 2006
Ligante viral
Receptores
Membrana celular
Complexo ligante-receptor
Fusão de Membranas
Penetração do capsídeo
Penetração – Vírus envelopado
Endocitose mediada por Receptor
Fonte: Principles of Microbiology, 2006
Membrana celular
Adsorção
Início da Endocitose
Vírus em vesícula citoplasmática
Penetração – Vírus envelopado
Spumavirus - macropinocitose
SV40 – via caveolar
Spumavirus - clatrina
Fontes: Fields Virology, 2007
Endossomo precoce
Endossomo tardio
cavéolo
clatrina
Macropinocitose
Lisossomo
Penetração por vesículas
Formação do endossomo – sinalização por vias fisiológicas
Sinalização
1
2
3
4
Cavalo de Tróia
Fonte: Google imagens, 2011
Mudanças no citoesqueleto
Penetração – Vírus envelopado
Perfuração da membrana
cv
cv
Fontes: Fields Virology, 2007; Google imagens, 2011
Membrana
Membrana
Penetração – Vírus não envelopado
Formação de poros
Fontes: Fields Virology, 2007; Google imagens, 2011
Cabeça
Parede bacteriana
Ácido nucléico viral
Citoplasma
Tubo
Penetração – Vírus não envelopado
Associado à membrana
fago
Citoplasmático
Associado ao núcleo
poxvírus
herpesvírus
Fonte: Google imagens, 2011
Desnudamento
Sindbis Virus (Togaviridae)
Herpes (Herpesviridae)
Bacteriófago T4
Fontes: Robert et al., 2009 (Nature Reviews); Google imagens, 2011
Desnudamento
DNAfs
RNA+
RNAm
DNAdf
RNA-
=
RNA+
Transcriptase reversa
DNApol DNA dep
RNApol DNA dep
RNApol RNAdep
RNAdf
Síntese de proteínas
Fonte: Principles of Microbiology, 2006
Biossíntese de proteínas
23
23
DNA
RNA+
Replicação do Genoma - Estratégias
RNA-
RNA+
RNA+
RNA+
RNA+
Síntese RNApol Dep RNA
Síntese DNA pol OU utiliza a celular
Tradução
Tradução
DNA
DNA
DNA
Dengue virus
Variola virus
Fonte: Principles of Microbiology, 2006
24
24
RNA-
Replicação do Genoma - Estratégias
RNApol Dep RNA (presente na partícula)
RNA+
Tradução
Síntese de mais RNApol Dep RNA
RNA-
RNA+
RNA-
RNA-
RNA+
DNA
Transcriptase reversa (presente na partícula)
RNA pol celular
RNA+
RNA+
RNA+
Rabies virus
HIV
Fonte: Principles of Microbiology, 2006
25
25
Capsômeros (proteínas estruturais)
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.
Enzimas e fatores de transcrição. Ex.: RT
Genoma Viral (DNA ou RNA)
Fonte: Fields Virology, 2007; Principles of Microbiology, 2006
Morfogênese viral
27
27
Sítios replicativos = Fábricas virais
Morfogênese viral
Citoplasmáticos
Nucleares
Fonte: Garck, et al., 2005 (Journal of Virology); Jeremy, et al., 2009 (Virology Journal)
Não infectado
Infectado com vaccinia
Variola virus
Rabies virus
Baculovírus
Disponibilidade nutricional e proteção
Montagem das subunidades protéicas e empacotamento do ácido nucléico viral
Capsídeo
Ácido nucléico
Nucleocapsídeo
TMV: interação da porção terminal do RNA viral e proteínas do capsídeo.
Fonte: Fields Virology, 2007; Principles of Microbiology, 2006
Morfogênese viral
Montagem das subunidades protéicas e empacotamento do ácido nucléico viral
Herpes:
Interação entre região terminal do genoma (alto conteúdo AT) e proteína específica do capsídeo 
Fonte: Google imagens, 2011
Morfogênese viral
Vírus envelopados: Vírus não são capazes de sintetizar lipídeos. Assim envelopes devem ser adquiridos de compartimentos membranosos da célula (previamente modificados por proteínas virais)
Fonte: Fields Virology, 2007
Núcleo
RER
Compatimento intermediário
Golgi
Membrana
Morfogênese viral
Liberação
Brotamento
HIV
Lise
poliovírus
Etapa final do processo: vírus voltará para o ambiente extra-celular (tecidos ou ambiente)
 O processo de liberação está intimamente relacionado com as características biológicas do vírus
Envelopado x Não-envelopado
Sítio de multiplicação celular
Liberação
Fonte: Fields Virology, 2007; Principles of Microbiology, 2006
Poliovirus
New Castle
Influenza
HIV
Vaccinia virus
Adenovirus
Herpes virus
Como os ligantes virais são inseridos nas partículas dos vírus envelopados?
Liberação
Síntese dos ligantes
1
Ligantes são ancorados na membrana
2
Brotamento
4
3
Capsídeos recém-montados seguem para a periferia da célula
Modelo simples – Ciclo lítico x Ciclo lisogênico (bacteriófago T4)
Liberação
Brotamento
Fusão de envelope externo
Liberação propulsionada
Liberação
vai começar tudo de novo...
?
?
?
?
5000 espécies virais descritas
Luta eterna pela supremacia?
Evolução mútua?
“Onde existir um organismo vivo, existirá um vírus associado a ele. As outras únicas certezas da vida é que todos morreremos e que todos pagaremos impostos.”
James Medley, Science Magazine
Pra quem gosta de discutir e pensar... 
Conceitos básicos sobre virologia, discussões sobre novos artigos, temas polêmicos...fóruns, chats com os administradores, programação audiovisual.