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UNIP - Universidade Paulista Andréa Gobetti C. Bombonatte 2018/2 AULA 5: VIROLOGIA ESTRUTURA, MORFOLOGIA E REPLICAÇÃO VIRAL NATUREZA PREDATÓRIA: TODO VIRUS É UM PARASITA OBRIGATÓRIO Características Gerais São acelulares. Inertes fora de uma célula hospedeira. Os vírus são seres que não possuem células, são constituídos por ácido nucléico que pode ser o DNA ou o RNA, envolvido por um invólucro protéico denominado capsídeo. Possuem cerca de 0,1µm de diâmetro, com dimensões apenas observáveis ao microscópio eletrônico. A capacidade de sofrer mutações genéticas é uma das características que os vírus têm em comum com os seres vivos. Esse material genético sofre mutações, com frequência, levando ao surgimento de variedades (subtipos) de um mesmo vírus. Isso dificulta o seu combate e compromete a eficiência de várias vacinas Susceptibilidade = Capacidade das células de serem infectadas Permissividade = Ocorrência de multiplicação viral Co-evolução Vírus Hospedeiro O vírus não se “importa” se ele vai causar ou não dano ao hospedeiro – adaptação significa apenas que ele deve adquirir nível de virulência suficiente que permita sua replicação e transmissão ANTES da falência do hospedeiro Vírus do trato respiratório superior – Gripe Transmissão aérea Tosse, escorrimento nasal, espirro Favorecimento da transmissão Vírus entérico – Rotavírus Transmissão por fezes contaminadas Diarréia Vírus causadoes de DST Poxvírus (varíola) Transmissão por contato Lesões externas Arbovírus - Dengue) Transmissão por vetor artrópode Prostração do hospedeiro Importância dos Vírus Médica Econômica Veterinária Agricultural Picornavirus (+100 virus) -Polio -Gripes -Enteroviroses -Hepatite A Calicivirus (9 sorotipos) -Gastroenterites Astrovirus (8sorotipos) -Gastroenterites Togavirus (23 virus) -Rubéola -Encefalites -Poliartrites -Pustulação (rash) Flavivirus (+50 sorotipos) -Encefalites -Dengue -Febre Amarela -Hepatite C, E e G Coronavirus (2 virus) -Resfriados -gastrites Rabdovirus (8 sorotipos) -Raiva Paramyxovirus (+50 virus e sorotipos) -Caxumba -Sarampo -Doenças respiratórias Filovirus (2 virus) -Febre hemorrágica Orthomyxovirus (# indeterminado) -Gripes severas -Doenças respiratórias Bunyavirus (+50 virus) -Febre hemorrágica -Encefalites -Pustulação Arenavirus (+20 virus) -Febre Hemorrágica -Encefalites Reovirus (# indeterminado) -Gastroenterites infantis Rotavirus (+50 sorotipos) -Gastroenterites -Exantema subito Retrovirus (+ 50 virus) -Imunodeficiência -Leucemia -Hiperplasias -Cânceres Papilomavirus (+100 sorotipos) -Verrugas -Condilomas genitais -Hiperplasias -Cânceres Adenovirus (49 sorotipos) -Doenças respiratórias -Hiperplasia Herpesvirus (+50 virus) -Catapora -Herpes Zoster -Herpes labial/genital -Encefalites -Herpes Ocular -Hiperplasias -Canceres Poxvirus (5 virus) -Doença Sistêmica -Pustulação -Hiperplasia Hepadnavirus (1 virus) -Hepatite -Cancer Os vírus só podem ser visualizados com o auxílio de microscópios eletrônicos, instrumentos disponíveis apenas em locais especializados, como centros de pesquisa, universidades e grandes laboratórios, e que podem mostrar imagens aumentadas em até centenas de milhares de vezes. O vírus invade uma célula e assume o comando, fazendo com que ela trabalhe quase que exclusivamente para produzir novos vírus. A infecção viral geralmente causa profundas alterações no metabolismo celular, podendo levar à morte das células afetadas. Os vírus causam doenças em plantas e animais (incluindo o homem). Fora da célula hospedeira, os vírus não manifestam nenhuma atividade vital e se houver alguma célula compatível à sua disposição, um único vírus é capaz de originar, em cerca de 20 minutos, centenas de novos vírus. Barreiras de defesa Capsídio Envoltório do vírus, formado por proteínas = CAPSÔMEROS Além de proteger o ácido nucléico, o capsídio tem a capacidade de combinar-se quimicamente com substâncias presentes na superfície da célula. Material Genético Cada espécie viral possui um único tipo de ácido nucléico, que pode ser DNA (adenovírus) ou RNA (retrovírus), onde estão inscritas as informações necessárias para a produção de novos vírus. Envelope Membrana Lipídica proveniente da célula hospedeira na qual o vírus foi sintetizado (exocitose). Vírion A partícula viral, quando fora da célula hospedeira, é chamada de vírion. Cada espécie de vírus apresenta vírions de formatos diferentes. Estrutura Viral Básica Vírus envelopado ou Capsulados Os vírus capsulados são, na realidade, moléculas de proteínas virais específicas, imersas em uma camada dupla de lipídios derivada da membrana plasmática da célula hospedeira. Nem sempre precisam matar suas células hospedeiras para serem liberados, uma vez que brotam para fora da célula, não sendo letal – muitas vezes esses vírus podem montar infecções persistentes. Esses vírus serão infecciosos somente se o envelope estiver intacto, isto é, agentes que danifiquem –o como os detergentes alcoólicos, reduzem sua infectividade. Classificação Viral Os sistemas internacionalmente consensuais de classificação de vírus se baseiam na: - Composição da partícula viral resfriado comum, conjuntivite HPV Papillomavirus Humano Herpesvirus, Catapora, variola, varicela Hepatite SARS Febre amarela; Nilo ocidental Dengue, Chiki Rotavírus Ebola Nonoírus Raiva Conforme as características do Capsídeo: Capsídeo Helicoidal Nu (tabaco , nenhum humano) Capsídeo Helicoidal Envelopado (Herpes, Febre amarela, Rubéola, HIV) Capsídeo Icosaédrico Nu (vírus hepatite A, adenovírus, poliovírus) Capsídeo Icosaédrico Envelopado (raiva, influenza, caxumba, sarampo) Capsídeo Binário (bacteriófago) Estrutura Complexa (poxvírus – varíola, ebola) - Estrutura Uma simetria icosaédrica obedece às características um sólido geométrico que é formando por 20 triângulos equiláteros e 12 vértices, o icoságono. Essa estrutura requer o mínimo de energia para montagem, a partir das subunidades, é a forma mais eficiente de uma proteína ocupar uma área externa menor com uma área interna maior. Ebola Bacteriófago Varíola HIV Herpes Adenovírus - resfriado comum Especificidade viral Um tipo de vírus ataca apenas determinados tipos de células, por que o vírus só consegue infectar a célula que tiver em sua membrana substâncias às quais ele possa se ligar. Por exemplo: o vírus da poliomielite infecta apenas células nervosas, intestinais e da mucosa da garganta. O vírus da Rubéola já consegue infectar maior número de tecidos humanos. O vírus da gripe é bastante versátil e pode infectar diversos tipos de células humanas. Replicação Viral Sempre irá depender da afinidade , “adsorção” viral à célula hospedeira. 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 A reprodução dos vírus de DNA, basicamente ocorre através de dois tipos de ciclos: o ciclo lítico e o ciclo lisogênico. Ciclo lítico = morte celular X Ciclo lisogênico = hospedeiro é preservado. Se reproduzem assim: Um determinado vírus penetra uma célula (animal ou vegetal) ou insere dentro dela o seu material genético. Uma vez dentro da célula o vírus se “desmonta” e deixa na célula o seu material genético. Então, ele usa todo o “maquinário”da célula para se reproduzir. As organelas e o DNA da célula hospedeira são usadas. Assim, o vírus “desmontado” faz várias cópias de si mesmo. Os novos vírus rompem a membrana citoplasmática da célula e ficam livres para infectar novas células. Os bacteriófagos podem ser vírus de DNA ou de RNA que infectamsomente organismos procariotos. São formados apenas pelo nucleocapsídeo, não existindo formas envelopadas. Os mais estudados são os que infectam a bactéria intestinal Escherichia coli, conhecidos como Fagos T. Estes são constituídos por uma cápsula protéica bastante complexa, que apresenta uma região denominada cabeça, com formato poligonal, envolvendo uma molécula de DNA, e uma região denominada cauda, com formato cilíndrico, contendo, em sua extremidade livre, fibras protéicas . Na cauda existem enzimas capazes de digerir e perfurar a parede bacteriana A reprodução ou replicação dos bacteriófagos, assim como os demais vírus, ocorre somente no interior de uma célula hospedeira. Bacteriófagos Existem basicamente dois tipos de ciclos reprodutivos: o ciclo lítico e o ciclo lisogênico. Esses dois ciclos iniciam com o fago T aderindo à superfície da célula bacteriana através das fibras protéicas da cauda. Esta contrai-se, impelindo a parte central, tubular, para dentro da célula, à semelhança, de uma microsseringa. O DNA do vírus é, então, injetado. A partir desse momento, começa a diferenciação entre ciclo lítico e ciclo lisogênico. No ciclo lítico, o vírus invade a bactéria, onde as funções normais desta são interrompidas na presença de ácido nucléico do vírus (DNA ou RNA). Esse, ao mesmo tempo em que é replicado, comanda a síntese das proteínas que comporão o capsídeo. Os capsídeos organizam-se e então novos vírus. Ocorre a lise, ou seja, a célula infectada rompe-se e os novos bacteriófagos são liberados. Sintomas causados por um vírus que se reproduz através desta maneira, em um organismo multicelular aparecem imediatamente. Nesse ciclo, os vírus utilizam o equipamento bioquímico(Ribossomo) da célula para fabricar sua proteína (Capsídeo). No ciclo lisogênico, o vírus invade a bactéria ou a célula hospedeira, onde o DNA viral incorpora-se ao DNA da célula infectada. Isto é, o DNA viral torna-se parte do DNA da célula infectada. Uma vez infectada, a célula continua suas operações normais, como reprodução e ciclo celular. Durante o processo de divisão celular, o material genético da célula, juntamente com o material genético do vírus que foi incorporado, sofrem duplicação e em seguida são divididos equitativamente entre as células-filhas. Assim, uma vez infectada, uma célula começará a transmitir o vírus sempre que se dividir e todas as células estarão infectadas também. Sintomas causados por um vírus que se reproduz através desta maneira, em um organismo multicelular podem demorar a aparecer. Doenças causadas por vírus lisogênico tendem a ser incuráveis. Alguns exemplos incluem a AIDS e herpes. Sob determinadas condições, naturais e artificiais (tais como radiações ultravioleta, raios X ou certos agentes químicas), uma bactéria lisogênica pode transformar-se em não-lisogênica e iniciar o ciclo lítico. Modelo simples – Ciclo lítico x Ciclo lisogênico (bacteriófago T4) Replicação Viral 6 fases Membrana Citoplasmática Vírion Receptor celular Citoplasma Meio Extracelular 2 - Penetração 1 - Adsorção 3 - Desnudamento 4 - Biossíntese 5 - Morfogênese 6 - Liberação Replicação Viral 1 - Adsorção Ligação específica entre os receptores virais e receptores celulares localizados na membrana citoplasmática Receptor Viral A etapa de adsorção viral pode ser bloqueada pela presença de inibidores específicos 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 Replicação Viral 2 - Penetração a) Fusão de Membranas (Vírus Envelopado) b) Endocitose mediada por Receptor: Vírus envelopado 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 Replicação Viral 3 - Desnudamento 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 Replicação Viral 4 - Biossíntese Estrutura dos genomas Os genomas virais de DNA ou RNA são estruturalmente diversos linear circular segmentado Fita simples Fita dupla 50 - Vírus DNA - Replicação no núcleo : Exceção: poxvírus (replicam no citoplasma) - Vírus RNA - A maioria deles tem RNA fita simples - maioria replica no citoplasma - Vírus RNA RETROVÍRUS - Replicação no citoplasma e núcleo 50 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. Replicação Viral 5 - Morfogênese Replicação Viral 5 - Morfogênese Vírus envelopados: Vírus não são capazes de sintetizar lipídeos. Assim envelopes devem ser adquiridos de compartimentos membranosos da célula (previamente modificados por proteínas virais) O processo de liberação está intimamente relacionado com as características biológicas do vírus; Vírus pode ser liberado devido à lise da célula, ou, se envelopado, pode brotar da célula. Brotamento de vírus não necessariamente mata a célula. infecciosas e não infecciosas varia de acordo com o vírus e as condições de crescimento Envelopado (Brotamento) x Não-envelopado Lítico (Lise celular) x Lisogênico Replicação Viral 6 - Liberação Processo de aquisição do envelope: Envelope é adquirido das membranas celulares: (internas: Golgi, RE; ou membrana plasmática) Liberados quando ocorre a lise das células ou Exocitose, com ou sem lise celular Já saem completos do citoplasma (RNA) ou núcleo (DNA) Liberados quando ocorre a lise das células ou exocitose (sem lise) Em alguns casos o vírus gemulam através da membrana plasmática, mas em outros casos o envelope se deriva de outras membranas tais como as do corpúsculo de Golgi ou do núcleo. 57 CICLO DE MULTIPLICAÇÃO VIRAL Adsorção – Penetração - Funções do hospedeiro (+ou-) Montagem (Maturação) Transcrição REPLICAÇÃO Liberação Desnudamento Tradução MULTIPLICAÇÃO Teach America Corporation Virology Series 2000 Multiplication - 4 57 Capsídeo Helicoidal Envelopado Capsídeo Icosaédrico Envelopado Comparação Multiplicação Bactéria X Animal Os sintomas causados por um vírus que se reproduz por meio do ciclo lisogênico em um organismo multicelular podem demorar a aparecer. As doenças causadas por vírus lisogênico tendem a ser incuráveis, as quais têm como exemplos a AIDS e herpes. Algumas doenças VIRAIS: Verruga plantar , causada pelo vírus do papiloma humano HPV Herpes-zóster , cobrão ou cobreiro, é uma virose provocada por uma variante do herpesvírus que também causa a varicela (ou catapora. Vírus da Herpes simples, a pessoa permanecerá com o vírus em seu organismo para sempre. Outras: condiloma acuminado ou verruga genital (DST), HIV, Gripe, Dengue, Chikungunya, Catapora, Rubéola, etc. Varíola Catapora
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