Aula 09 Morfologia Viral Texto(2)

Prévia do material em texto

Carlos Maurício G. Ribeiro - e-mail: mauriciogrib@yahoo.com.br 
UNIPLI - Microbiologia - 2009 Página 1 
 
MMoorrffoollooggiiaa,, EEssttrruuttuurraa ee CCoommppoossiiççããoo QQuuíímmiiccaa VViirraall 
I. Conceitos Gerais: 
 Vírus estão entre os menores agentes infecciosos conhecidos. Foram descritos como “agentes filtráveis”, pois devido ao tamanho 
reduzido podem atravessar filtros destinados a reter bactérias. Unidade para medida do vírion é da ordem do nanômetro (nm). Reconhecidos 
como partículas que variam de 18 (parvovirus) a quase 300 nm (poxvirus) de diâmetro. Partículas menores que 200nm não são observadas em 
microscópio ótico. Contém apenas um tipo de ácido nucléico (RNA ou DNA) como genoma, em geral sob forma de molécula individualizada. O 
ácido nucléico é envolvido por capa protéica, e a unidade infecciosa íntegra é denominada vírion. O vírus isolado das células hospedeiras é 
metabolicamente inerte porque não possui componentes necessários à síntese molecular. 
 A origem dos vírus é incerta, três teorias têm sido propostas para explicar a evolução dos vírus. A primeira estabelece a origem e 
evolução dos vírus em paralelo com formas primordiais de vida. Outra teoria afirma que os vírus surgiram de segmentos de ácido nucléico 
celular que adquiriram habilidade em se replicar à custa de células hospedeiras. A teoria regressiva afirma que os vírus surgiram de 
microrganismos de vida livre e ao longo da evolução perderam a informação genética, até se tornarem totalmente dependentes das vias 
biossintéticas de suas células hospedeiras. 
Os vírus diferem de outros organismos infecciosos em estrutura e biologia, principalmente no que se refere à reprodução, pois se 
replicam apenas em células vivas. O genoma viral contém informações necessárias para programar células hospedeiras infectadas, a fim de 
sintetizar diversas macromoléculas específicas, necessárias à produção da progênie viral. 
Durante a replicação, numerosas cópias do ácido nucléico viral e proteínas do envoltório são produzidas. Proteínas do envoltório se 
agrupam para formar o capsídeo que envolve e estabiliza o ácido nucléico viral contra o meio extracelular, facilitando aderência, e penetração 
do vírus em contato com novas células suscetíveis. 
 O ácido nucléico, isolado do vírion, pode ser hidrolisado por ribonucleases ou desoxirribonucleases, enquanto no interior do vírus 
íntegro, não é afetado por este tratamento. Por outro lado, anticorpos antivirais neutralizarão o vírion porque reagem com antígenos do 
envoltório protéico. Todavia, os mesmos anticorpos não têm efeito sobre o ácido nucléico infeccioso livre isolado do vírion. 
 O que diferencia os vírus de todos os outros seres vivos é o fato de serem estruturas acelulares, ou seja, não possuem estrutura 
celular. Não tendo organização celular, não possuem a complexa maquinaria bioquímica necessária para fazer funcionar seu programa 
genético e precisam de células que os hospedem. Vírus não possuem metabolismo próprio e não podem se reproduzir por si mesmos, e se 
replicam exclusivamente através do substrato molecular e mecanismos bioquímicos da célula que conseguem infectar. Portanto, todos os vírus 
são parasitas intracelulares obrigatórios. 
 Deste modo, vírus não podem ser considerados seres vivos, mas apenas agentes infecciosos que dependem exclusivamente de 
células vivas. Tal fato também permite concluir que vírus não poderiam ter existido antes das células. 
 A variedade de hospedeiros suscetíveis a determinado vírus pode ser extremamente limitada; os vírus infectam desde organismos 
unicelulares tais como micoplasmas, bactérias, algas até seres mais evoluídos como animais e vegetais superiores. 
Características gerais: 
⇨ Estão entre os menores agentes infecciosos (18 a 300 nm). 
⇨ Considerados parasitas intracelulares obrigatórios (replicação em células hospedeiras). 
⇨ Possuem genoma com único tipo de ácido nucléico (RNA ou DNA). 
⇨ Utilizam sistemas enzimáticos celulares. 
⇨ Apresentam composição química bem definida (especificidade). São formados por: Ácido nucléico (DNA ou RNA) e capsídeo (envoltório 
protéico). 
 A unidade infecciosa integra é denominada vírion. O interesse da ciência nos vírus não se limita ao seu papel como agentes 
causadores de doença. Atualmente vírus são também utilizados como instrumentos na investigação de processos relacionados à biologia 
celular e molecular do organismo hospedeiro. Historicamente, o estudo dos vírus tem exercido um papel central na compreensão das funções 
celulares. Muitas áreas importantes da pesquisa, incluindo a elucidação da natureza química dos genes, assim como seus mecanismos de 
transcrição e controle, têm sido baseadas extensivamente e, em alguns casos, quase que completamente na utilização dos vírus como 
ferramenta de estudo. 
Além disso, genes virais e outros fatores derivados de vírus podem ser ferramentas úteis em estudos de modificações genéticas de 
organismos. 
Enquanto muitos vírus são lesivos para o hospedeiro, outros são simbiônticos e algumas infecções por vírus podem fornecer 
vantagens à célula infectada. Por exemplo, um gene viral pode mediar a capacidade metabólica de resistência às drogas em algumas 
bactérias. Neste sentido, os vírus podem estar entre os mecanismos mais primitivos de transferência de informação genética. 
II. Estrutura dos Vírions: 
 O vírion (partícula viral infectante completa) é constituído de genoma de ácido nucléico acondicionado em invólucro protéico 
(capsídeo), revestido em determinadas famílias virais por membrana (envoltório). Alguns vírions podem conter certas enzimas essenciais ou 
acessórias ou outras proteínas. As proteínas do capsídeo ou de ligação dos ácidos nucléicos podem estar associadas ao genoma, formando 
um nucleocapsídeo, representando o próprio vírion ou ainda ser circundado por envoltório. O vírion, no caso dos vírus mais simples 
(adenovirus, papovavirus, picornavirus) pode ser idêntico ao nucleocapsídeo. Nos vírions mais complexos (herpesvirus, paramixovirus), 
abrange nucleocapsídeo mais envoltório circundante. 
Carlos Maurício G. Ribeiro - e-mail: mauriciogrib@yahoo.com.br 
UNIPLI - Microbiologia - 2009 Página 2 
 
2.1. Genoma - consiste de DNA ou RNA. O DNA será constituído por filamento único ou filamento duplo, linear ou circular. O RNA será de 
sentido positivo (+), como o RNA-mensageiro (RNAm), ou de sentido negativo (-), de filamento duplo (+/-) ou de ambos os sentidos (contendo 
regiões + e – de RNA ligadas através das extremidades). O genoma RNA também pode ser segmentado em peças, cada uma destas peças 
codificando genes individuais. 
2.2. Capsídeo - corresponde a estrutura rígida representada por envoltório protéico simétrico que alberga o genoma de ácido nucléico, capaz 
de suportar condições ambientais adversas. Quase sempre capsídeos vazios são subprodutos do ciclo replicativo viral. O nucleocapsídeo 
representa o capsídeo associado ao acido nucléico que o engloba. 
2.3. Capsômeros - elementos básicos de natureza protéica (aglomerados de polipeptídios) que quando completamente agrupados formam o 
capsídeo. Ocorrem sob a forma de unidades morfológicas estruturais visualizadas ao microscópio eletrônico na superfície das partículas virais. 
a) Vírus defectivo - partícula viral funcionalmente deficiente em algum aspecto da replicação. O vírus defectivo pode interferir com a replicação 
do vírus normal. 
b) Pseudovírions - durante a replicação viral, o capsídeo, algumas vezes, envolve ácido nucléico do hospedeiro em vez do ácido nucléico viral. 
Estas partículas assemelham-se às partículas virais comuns, quando observadas ao microscópio eletrônico, porém não se replicam. Os 
pseudovírions contêm ácido nucléico “errado”. 
c) Estruturas primárias, secundárias e terciárias do ácido nucléico - estrutura primária refere-se à seqüência de bases na cadeia do ácido 
nucléico. A estrutura secundária refere-se ao arranjoespacial da cadeia completa do ácido nucléico, isto é, se é de filamento único ou duplo, 
de conformação circular ou linear. A estrutura terciária refere-se a outros elementos de detalhe fino na hélice, por exemplo, presença de 
superenrolamento, pontos de ruptura, regiões de separação dos filamentos. 
d) Transcrição - mecanismo pelas quais informações específicas codificadas na cadeia de ácido nucléico são transmitidas ao RNA-mensageiro. 
e) Tradução - mecanismo pelo qual uma determinada seqüência de bases do RNA-mensageiro leva à produção da seqüência específica de 
aminoácidos na proteína. 
2.4. Envelope - envoltório de natureza glicoprotéica e/ou lipídica, constituído de membrana modificada, onde a camada fosfolipídica é derivada 
das membranas celulares, e as proteínas são glicoproteínas geneticamente determinadas pelos vírus. A partícula emerge da célula infectada 
por brotamento, levando consigo a membrana modificada, que constitui o envelope. 
2.5. Peplômeros ou espículas virais - projeções protéicas que emergem diretamente do capsídeo, atuam na adsorção à célula hospedeira, 
como nas fibras que terminam em botões característicos dos adenovírus, 12 por partícula viral, cada uma emergindo de um dos vértices do 
capsídeo icosaedro. 
 
 
 
III. Morfologia: 
Vírions se apresentam em organizações simétricas resultantes da associação de elementos idênticos ou partículas virais. Podemos 
distinguir pelo menos três tipos morfológicos de vírus. 
 
3.l. Vírus Poliédricos 
Dotados de simetria cúbica (icosaedro), formados a partir de 20 faces triangulares eqüiláteras, 12 ângulos, 30 arestas. 
Compostos de dois tipos de capsômeros (hexâmeros e pentâmeros). Os capsômeros dos vértices de cada face são denominados 
"pentons" e os capsômeros das faces de "hexons". Na identificação de famílias virais, um dos critérios de caracterização morfológica é o 
número total de capsômeros no capsídeo viral, que pode ser calculado pela seguinte fórmula: 
N = 10(n-1)2 + 2, onde: 
 N = n° total de capsômeros 
 n = n° de capsômeros em um lado de cada triângulo 
Ex: picornavirus (poliomielite), adenovírus (conjuntivite viral), herpesvirus (herpes simples). 
Carlos Maurício G. Ribeiro - e-mail: mauriciogrib@yahoo.com.br 
UNIPLI - Microbiologia - 2009 Página 3 
 
 
3.2. Vírus Tubulares com Simetria Helicoidal 
A simetria helicoidal é caracterizada pela reunião de subunidades protéicas (capsômeros) ao ácido nucléico viral enrolado em uma 
hélice. Esse conjunto (nucleocapsídeo) por sua vez é então organizado no interior do envoltório lipídico. 
Diferente das estruturas icosaédricas existe uma interação entre proteína do capsídeo e ácido nucléico viral nos vírus com simetria 
helicoidal. 
Ex. rabdovirus (raiva), paramixovirus (sarampo), ortomixovirus (influenza). 
 
 
 
3.3. Vírus Complexos 
Reúne vírus que não apresentam simetria cúbica ou helicoidal simples, formados por estruturas complexas. São exemplos desse tipo 
de estrutura os bacteriófagos com morfologia peculiar (cabeça/cauda), que exigem síntese prévia de enzimas para organização dessas 
estruturas. Outro tipo de vírus com simetria complexa é representado pelos Poxvirus (forma de tijolo, com cristas na superfície externa e um 
núcleo com corpos laterais no seu interior). 
 
 
 
Carlos Maurício G. Ribeiro - e-mail: mauriciogrib@yahoo.com.br 
UNIPLI - Microbiologia - 2009 Página 4 
 
IV. Composição Química Viral: 
4.1. Proteína viral: 
Proteínas estruturais dos vírus possuem várias funções importantes. Protegem o genoma viral contra inativação por nucleases, 
participam na aderência da partícula viral a célula suscetível e são responsáveis pela simetria estrutural. Além disso, proteínas determinam 
características antigênicas do vírus. 
Proteínas virais não estruturais são moléculas muito especializadas destinadas a realizar tarefas específicas; (1) Vírus da vaccinia 
possui muitas enzimas para realizar certas funções no inicio do ciclo infeccioso; (2) alguns vírus possuem proteínas específicas para aderência 
às células, por exemplo, hemaglutinina do vírus influenza; e (3) vírus RNA tumorais contém uma enzima, transcriptase reversa, que sintetiza 
DNA, a partir do RNA, constituindo etapa importante na transformação celular por esses vírus. 
Proteínas do vírion revestem o ácido nucléico, protegendo das nucleases dos líquidos biológicos e favorecendo a aderência às 
células suscetíveis. A capa externa de muitos vírions (capsídeo ou envoltório) é altamente resistente ao ataque de algumas enzimas 
proteolíticas, como tripsina, porém alguns vírus são suscetíveis. 
 
Proteínas Codificadas pelo Genoma Viral 
Estruturais Não estruturais - atividade enzimática 
 Proteção do genoma  Replicação do ácido nucleico 
 Reconhecimento da célula  Proteólise 
 Atividade biológica  Modificações 
 Não estruturais - regulação gênica 
 
4.2. Ácido Nucléico Viral: 
Vírus contêm único tipo de ácido nucléico, DNA ou RNA, codificando informações genéticas necessárias à replicação viral. O genoma 
RNA ou DNA será de filamento único ou duplo, e esta propriedade, tipo de ácido nucléico e peso molecular são utilizados para classificação 
viral em famílias. 
A seqüência e composição dos nucleotídeos de cada ácido nucléico viral são distintas. Uma das propriedades úteis na caracterização 
do ácido nucléico viral é o teor de guanina + citosina (G+C). A maioria dos genomas virais é bastante frágil uma vez retirado de seus capsídeos 
protéicos protetores, mas algumas moléculas de ácido nucléico foram examinadas ao microscópio eletrônico sem ruptura, e seus 
comprimentos foram medidos. 
Existem quatro tipos possíveis na apresentação do ácido nucléico, de acordo com o número de cadeias e composição; DNA e RNA, 
de cadeia simples ou dupla. Ainda que somente DNA de cadeia dupla e RNA de cadeia simples tenham sido encontrados em todas as células, 
todos os quatro tipos já foram evidenciados nos vírus animais. Até o momento, em vírus de vegetais foram encontrados somente RNA de 
cadeia dupla e simples, ao passo que vírus bacterianos podem ter todos os tipos de ácido nucléico, menos RNA de cadeia dupla. 
Composição Química do Genoma Viral 
DNA RNA 
 fita dupla (ds)  fita dupla (ds) 
 fita simples (ss)  fita simples (ss) 
 linear  linear 
 circular  circular 
  fita única 
  segmentado 
 
4.3. Lipídios Virais: 
Compõem o envoltório ou envelope viral, participando da composição de vários vírus. Estes vírus são sensíveis ao tratamento com 
éter e outros solventes orgânicos, indicando que ruptura ou perda dos lipídios resulta em perda da infecciosidade. 
São provenientes das membranas celulares, portanto a composição específica de fosfolipídios de um envoltório pode ser 
determinada pelo "brotamento" do vírus através de membranas celulares específicas no curso da maturação. O "brotamento" de vírions só 
acontece nos locais onde proteínas específicas dos vírus se inseriram na membrana celular hospedeira. 
 
 
 
Carlos Maurício G. Ribeiro - e-mail: mauriciogrib@yahoo.com.br 
UNIPLI - Microbiologia - 2009 Página 5 
 
4.4. Glicídios Virais: 
Envoltórios virais contêm glicoproteínas, que constituem importantes antígenos virais, quase sempre refletindo a natureza da célula 
hospedeira onde o vírus foi cultivado. A glicosilação ocorre na célula hospedeira. Em conseqüência de sua localização na superfície externa do 
vírus freqüentemente estão envolvidas na interação do vírus com o anticorpo neutralizante. Os principais carboidratos encontrados em alguns 
tipos de vírus são: glicosamina, galactose, manose e fucose. Muitos dos carboidratos fazem partem do envelope (espículas). 
 
V. Composição Antigênica: 
Antígenos virais são estudados pelas reações que estabelecem com anti-soros correspondentes, empregando testes imunológicos 
comuns e outros especiais. Vários testes são usados para propósitosdiferentes e os antígenos virais se comportam de modo diferente nesses 
procedimentos: 
 
5.1. Vírions intactos: 
Antígenos localizados na superfície viral participam da precipitação, fixação do complemento, inibição da hemaglutinação e 
neutralização. 
 
5.2. Antígenos de localização interna: 
Detectados por precipitação e fixação de complemento após ruptura de sua capa externa (capsídeo ou envelope). 
 
5.3. Componentes virais protéicos de localização difusa: 
Detectados citologicamente por imunofluorescência, ou após extração, por precipitação, fixação do complemento ou por testes de 
inibição da hemaglutinação.