Introdução à Virologia

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VIROLOGIA
ICB-USP 2002
Fábia A. Salvador
e-mail: fasalvador2011@gmail.com
CONCEITO
 Os vírus são microrganismos de grande simplicidade:
- pequenos, de 20 a 300 nm de diâmetro
- possuem apenas um tipo de ácido nucléico (RNA ou DNA)
- desprovidos de estrutura celular
- não crescem, não metabolizam
- não sofrem divisão
- inertes fora de células vivas
- são parasitas intracelulares obrigatórios.
Estrutura Básica dos vírus
Vírion = partícula viral completa e infecciosa
Envelope
Capsídeo
Ácido Nucléico
Matriz Protéica
Nucleocapsídeo
 Por um cerne interno contendo 
GENOMA de RNA ou DNA
Do que são compostos?
Envoltório lipídico 
ENVELOPE (nem 
sempre).
• Recoberto por uma 
cobertura proteica 
protetora, chamada de 
CAPSÍDEO. 
TAMANHO
 Os vírus variam de 20 a 300
nm de diâmetro similar à
variação de tamanho das
maiores proteínas das
menores células.
FORMA
 Suas formas são freqüentemente referidas pelos termos
coloquiais de : Esferas,
Bastonetes,
Projeteis,
Tijolos,
Mas na realidade são estruturas complexas de simetria 
geométrica precisa.
 A forma das partículas virais é determinada pelo arranjo
das subunidades repetidas que formam a proteção
(capsídeo) do vírus.
O Genoma Viral
Envelope
Capsídeo
Ácido 
Nucléico
Matriz Protéica
Nucleocapsídeo
Informação contida nos genomas virais
 Replicação do genoma viral;
 Montagem da partícula e empacotamento do genoma viral;
 Regulação e tempo do ciclo reprodutivo viral (persistência e lítico;
 Evasão das defesas do hospedeiro;
 Transmissão para outras células e hospedeiros;
Informação não contida
 Ausência de genes relacionados à síntese de maquinaria de produção
protéica;
 Ausência de metabolismo ou de informação para síntese de
membranas;
Genoma Viral 
Genomas RNA podem ser:
MONOPARTITE (única molécula de RNA) ou
SEGMENTADOS (compostos por diferentes moléculas de RNA).
Genomas virais são compostos de DNA ou RNA:
COMPOSIÇÃO QUÍMICA
 Ácidos nucléicos – genoma
•fita dupla (ds) 
•fita simples (ss)
•linear
•Circular
•molécula única 
•fita dupla (ds) 
•fita simples (ss)
•linear 
•circular
•fita única 
•segmentado
DNA RNA
Quase todos os vírus contém somente uma cópia de seu 
genoma - haplóides. 
A exceção é a família dos retrovírus, cujos membros têm 
duas cópias de seu genoma RNA – diplóides.
Exemplos de genomas virais
VIRUS GENOME ENVELOPE
Picornavirus (+)ssRNA monopartite no
Rabies (-)ssRNA monopartite yes
Influenza (-)ssRNA segmented yes
Rotavirus dsRNA segmented no
Parvovirus ssDNA monopartite no
Herpesvirus dsDNA monopartite yes
Capsídeo Viral
Envelope
Capsídeo
Ácido Nucléico
Matriz Protéica
Nucleocapsídeo
 O ácido nucléico é recoberto por um invólucro formado por proteínas
denominado capísideo, compostos por subunidades chamadas
capsômeros.
 Cada capsômero consiste em uma ou mais proteínas que são
visualizadas ao microscópio eletrônico como partículas esféricas.
Capsídeo Viral
 Proteínas codificadas pelo genoma viral;
 Proteção e rigidez;
 Simetria: O arranjo dos capsomeros fornecem ao vírus a sua
simetria geométrica.
Icosaédrica Helicoidal Complexa
Quais as funções do capsídeo viral? 
 PROTEGER o ácido nucleico viral da degradação.
 Funciona como local de FIXAÇÃO à célula hospedeira (vírus não
envelopados).
 Proporciona ANTIGENOS reconhecidos pelo sistema imune do
hospedeiro .
Capsídeo icosahédrico
Os capsômeros são arranjados em 20 triângulos que formam uma
figura simétrica (um icosaedro) com a forma aproximada de uma
esfera.
Modelo do adenovírusEnergia livre mínima
Arranjo molecular espontâneo de uma mesma
subunidade (menor utilização do genoma)
Máximo de espaço em volume
Vírus com simetria icosaédrica
poliovírus rotavírus adenovírus
papilomavírus vírus herpes
vírus HIV
ADENOVIRUS
Simetria icosaédrica
 Simetria helicoidal.
 As subunidades protéicas estão ligadas de forma periódica ao
ácido nucléico viral, girando até formar uma hélice.
O complexo proteína-ácido nucléico (nucleocapsídeo) é enrolado
no interior de um envoltório lipídico em vírus envelopados.
Não é possível a formação de partículas helicoidais vazias.
 Os vírus conhecidos com simetria helicoidal contêm genoma de
RNA.
Comprimento controlado pelo ácido nucleico.
A hélice pode ser rígida ou flexível com formato de cilindro ou
tubo.
Capsídeo helicoidal
Ex: VIRUS DO MOSAICO DO TABACO
adapted from: Klug and Caspar Adv. Virus Res. 7:225
SIMETRIA HELICOIDAL
Vírus com simetria helicoidal
vírus do mosaico do tabaco vírus Ebola
SIMETRIA COMPLEXA
Ex: FAMÍLIA POXVÍRUS
Bacteriófago T4
Bacteriófago T4Poxvirus
Vírus – formas
BACTERIÓFAGOS
Capsídeo (cabeça)
DNA
Pescoço
Colar
Bainha
Fibra da
cauda Placa
basal
O Envelope Viral
Envelope
Glicoproteína
Capsídeo
ENVELOPE
 Obtidos pelo brotamento através da membrana celular ou nuclear. 
 Natureza lipoprotéica.
 Possibilidade de deixar a célula sem matá-la (brotamento).
 Contém pelo menos uma proteína codificada pelo vírus.
 A perda do envelope resulta em perda da infectividade.
 Além disso, exixtem glicoproteínas de superfície na forma de espículas 
(ligantes de receptores das células do hospedeiro - penetração).
 Matriz protéica, medeia a interação entre
as proteínas do capsídeo e o envelope.
Envelope viral
Porque os vírus são classificados?
 A classificação dos vírus permite entendermos os principais
mecanismos relacionados ao estabelecimento da infecção e da
patogênese.
Classificação Viral
 A Classficação basea-se em critérios químicos e morfológico.
 Os dois principais componentes virais usados na classificação são:
 (1) tipo de ácido nucleico (DNA ou RNA).
 (2) capsídeo (tamanho, sua simetria e a presença do envelope).
6 famílias
15 famílias
Virus Classifications
Família Viral: Agrupamentos de gêneros virais que compartilham
características comuns e distintas de outros membros de outras famílias.
Sufixo – viridae.
 Gênero Viral: Agrupamento de espécies que compartilham
características comuns e que são distintas de outros membros de outros
gêneros. Sufixo – virus.
 Espécie Viral: Classe constituída de uma linhagem de replicação com 
um nicho ecológico particular. É a mais importante na classificação 
hierárquica. O nome é acompanhado pelo termo virus.
Exemplo: Família Herpesviridae, subfamília Alphaherpesviridae, 
gênero Simplexvirus, herpesvirus humano 2.
Classificação dos Vírus
Replicação viral
Termo usado por virologistas para descrever a propagação
dos vírus em células alvo.
Em termos estritos refere-se especificamente à
replicação de genoma viral.
Replicação de Bacteriófagos
4-Vírus bacterianos
(Bacteriófagos ou fagos)
Fago temperado: insere-se no cromossomo bacteriano, mantendo-se
de modo ~ estável> (estado de profago) - ciclo lisogênico
- Bactérias contendo profagos são denominadas lisogeneizadas
Fago virulento (ou lítico): lisa bactérias infectadas - ciclo lítico
 Conversão fágica (ou conversão lisogênica):
Fenômeno onde uma propriedade bacteriana é codificada pelo profago.
Ex. Corynebacterium diphtheriae (difteria)
Genes que codificam toxina diftérica são do vírus somente as
bactérias lisogeneizadas da espécie são virulentas.
 Promove a morte e lise da célula hospedeira → ciclo lítico
 Estágios do ciclo lítico
1. Adsorção
2. Penetração
 Direta – injeção do material genético
 3. Síntese
4. Montagem
5. LiberaçãoReplicação viral
Ciclo lítico de um bacteriófago
Ciclo lisogênico
Ciclo de replicação viral em célula hospedeira permissível
1 Adsorção (Ligação)
2 Penetração do vírion parental
3 Desnudamento do genoma viral
4 Expressão de genes virais/Replicação da informação genética 
(Síntese do mRNA viral precoce; Síntese das proteínas virais 
precoces; Replicação do genoma viral; Sí tese do mRNA viral tardio; 
Síntese das proteínas virais tardias) 
5 Montagem da progênie do vírus
6 Maturação
7 Liberação
Cann, Principles of Molecular Virology, 2nd Edition, 1997
How do Viruses Produce New 
Viruses?
NucleusATTACHMENT
PENETRATION UNCOATING REPLICATION ASSEMBLY
EGRESS
1. Adsorção
 Fixação ou ligação específica entre a partícula viral e
molécula “receptora”presente na superfície da célula alvo.
 Vários “receptores” identificados como:
Ex. CD4 e beta-quimiocinas para o HIV; Ácido siálico para
os vírus Influenza; ICAM-1 (molécula de adesão intracelular
1) para os Rinovírus.
A presença ou ausência dos “receptores” na superfície 
celular é determinante para que ocorra ou não a 
infecção viral.
2) Penetração
Ocorre logo após a adsorção, processo dependente de energia.
A)Vírus envelopados
Endocitose (pinocitose) da partícula viral em vacúolos
intracelulares.
Fusão entre proteínas do envelope viral e membrana
plasmática celular.
B)Vírus não envelopados
Translocação da partícula viral ou ácido nucléico viral através
das membranas plasmática ou endossomal.
A -1) Endocitose da partícula viral (pH ácido)
A)Vírus envelopados
Flint, S.J. Enquist, L.W. et al. (2004). Principles of Virology.
Os complexos vírus-receptor internalizados em endossomas.
Ambiente interno dos endossomas é acidificado.
Rupitura da vesícula ou a mudanças conformacionais das proteínas do
envelope viral ativam o processo de fusão entre as membranas do
envelope viral e endossoma.
Modelo clássico: porção HA2 da hemaglutinina do vírus Influenza.
A-2) Fusão entre proteínas do envelope viral e membrana 
plasmática celular (pH fisiológico)
Alguns vírus envelopados são capazes de fundir seus envelopes
diretamente com a membrana plasmática celular em pH
fisiológico.
Modelos clássicos: HIV, Herpesvírus.
Flint, S.J. Enquist, L.W. et al. (2004). Principles of Virology.
A)Vírus envelopados
Vírus não envelopados
Formação de poros nas membranas celulares
Perturbação da integridade da membrana endossomal após endocitose.
Translocação da partícula viral ou ácido nucléico viral
Painel C - Poliovírus
Ligação do vírus ao
“receptor”
Mudança conformacional na
partícula.
Exposição de porção
hidrofóbica de proteína do
capsídeo capaz de formar
um poro.
Genoma viral no citoplasma
Molecular Biology of the Cell 4th ed., 2002
B)Vírus não envelopados
Painel D Adenovírus
Endocitose mediada por internalização de receptor.
Acidificação endossomal .
Protease viral ativa remove proteínas do capsídeo .
Proteína do capsídeo lisa a membrana endossomal.
Sub-capsídeo no citoplasma.
Genoma viral atravessa o poro nuclear e começa a transcrição dos
genes virais
Molecular Biology of the Cell 4th ed., 2002
3) Desnudamento
Ocorre logo após/simultâneamente a penetração.
Permite que o genoma viral comece a expressar suas funções.
Desagregação total ou parcial das subunidades protéicas do
capsídio.- Espontaneamente ou Ação de enzimas digestivas dos
endossomos celulares.
A)Vírus que se replicam no citoplasma
Genoma e nucleoproteinas são liberados no citoplasma 
B) Vírus que se replicam no núcleo
Complexo genoma- nucleoproteínas é transportado através da 
membrana nuclear. 
4) Expressão gênica/Replicação do genoma viral
Como todo o programa genético viral está otimizado para a produção de
uma progênie viral é difícil distinguir expressão gênica de replicação do
genoma principalmente em vírus de genoma RNA.
Vírus RNA 
Replicam no citoplasma
Exc: Rotavírus,
Vírus do sarampo (paramixovírus)
e da raiva (rabdovírus)
OK
Vírus DNA
Replicam no núcleo
Exc: HBV (hepadnavírus),Herpisvírus 
OK
5) Montagem
A estrutura básica da partícula viral é formada.
Interação da subunidades protéicas do capsídeo obedecendo leis
de simetria. - capsídeo é montado.
Os genomas virais recém-sintetizados e os polipeptídeos do
capsídeo unem-se para formar a progênie de vírus.
 Os capsídeos icosaédricos podem condensar-se na ausência de
ácido nucléico.
 Os nucleocapsídeos dos vírus com simetria helicoidal não
podem se formar na ausência de RNA viral.
Nos níveis intracelulares de proteínas virais
No número de genomas virais recém formados
5) Montagem
Desencadeiam o processo de montagem da partícula viral
Encapsidação dos genomas virais
Precoce
Montagem de vírus de simetria helical
Capsídeo formado em torno do ácido nucléico.
Ex: Paramixovírus
Tardio
Ácido nucleico é introduzido na concha protéica recém formada
Ex: vírus de simetria icosaédrica como Adenovírus.
6) Maturação
Formação de partículas completas e infecciosas.
Associação entre o ácido nucléico viral e as proteínas dos
capsídeos.
Clivagem específica de proteínas do capsídeo para formar
produtos maduros.
Para alguns vírus a montagem e a maturação são eventos
inseparáveis, enquanto que, para outros a maturação pode
ocorrer após a partícula ter deixado a célula.
7)Liberação
- Lise da célula (vírus não envelopados)
- Brotamento (vírus envelopados)
7) Liberação
McGraw-Hill Companies, Inc
Aquisição do envelope viral: brotamento
As proteínas do envelope viral são colhidas à medida que o vírion é 
liberado.
A interação física das proteínas do capsídeo (matrix) com a superfície 
interna de membranas celulares contendo porções citoplasmáticas das 
proteínas 
virais de superfície força a partícula viral a atravessar a membrana.
O envelope lipídico é adquirido
quando o nucleocapsídeo brota
da membrana celular durante o
processo de maturação.
 O brotamento só ocorre em
locais onde proteínas
específicas do vírus foram
inseridas na membrana celular
do hospedeiro.
Glicoproteínas virais
 Pertencem ao envelope e são codificadas pelo vírus.
 As localizadas na superfície fixam a partícula viral a uma 
célula-alvo ao interagirem com um receptor celular.
 Estão envolvidas na etapa da infecção em que ocorre fusão da 
membrana.
 São importantes antígenos virais.
PATOGÊNESE
A capacidade dos vírus de causar doenças pode ser
estudada em dois níveis distintos:
1) As mudanças que ocorrem na células.
2) Os processos nos pacientes infectados.
1) As mudanças que ocorrem na células
Há 4 efeitos principais das infecções virais na célula.
1- MORTE – devido à inibição da síntese de proteínas.
2-FUSÃO DAS CÉLULAS PARA FORMAR CÉLULAS
MULTINUCLEADAS – Células gigantes multinucleadas – Resultado da
mudanças na membrana celular, devido à inserção das proteínas virais
na membrana.
Ex. Herpesvírus – efeito citopático
3 – TRANSFORMAÇÃO MALIGNA- Caracterizada por crescimento
incontrolável, sobrevivência prolongada e mudanças morfológicas.
4- MUDANÇAS MORFOLÓGICAS E FUNCIONAIS NÃO-
APARENTES -
A CÉLULA INFECTADA
2) Os processos nos pacientes infectado
A patogênese no paciente infectado envolve:
1- A transmissão do vírus e sua entrada no hospedeiro;
2- A replicação do vírus e dano celular;.
3 – a disseminação do vírus para outras células e órgãos;
4 - A resposta imune, tanto a de defesa do hospedeiro
quanto a que causa certa doença;
5- A persistencia do virus em alguns casos.
Estágios de uma infecção viral típica 
Período de incubação (tempo ente a aquisição do organismo e o início dos 
sintomas - assintomático)
Períodoprodrômico (durante o qual sintomas não específicos como febre, 
tremores e perda de apetite podem ocorrer)
Período específico da doença (os sintomas e sinais característicos ocorrem)
Período de recuperação (doença regride e o paciente retorna ao seu estágio 
saudável)
Portadores crônicos infecção latente
(espalhá-los - indivíduo clinicamente sadio) 
(pode ocorrer da mesma forma
- infecção primária ou manifestar sinais
e sintomas diferentes)
Infecção persistente
INFECÇÕES VIRAIS PERSISTENTES
Existem três tipos de infecções virais persistentes de
importância clínica:
- Distinguem-se de acordo com a produção do vírus e dos
sintomas da doença.
1) Infecções crônicas;
2) Infecções Latentes;
3) Infecções por vírus lento.
Tipo de Infecção
1) CRÔNICA
Continua a produzir quantidades significativas de vírus por um
longo período. – estado de portador sadio –
Infecção assintomática doença crónica
(E a própria doença pode
ser assintomática)
 Duração: Variável.
 Resposta imune: Não é capaz de erradicar o vírus.
 Exemplo: Hepatite B
2) LATENTE
 Duração: Infecção aguda e recorrente.
 Resposta Imune: Sim, mas ineficaz no controle durante as
recaídas.
 Exemplo: Herpes simplex.
Tipo de Infecção
3)LENTA (Não é o víus que se replica lentamente, mas o período 
de incubação e o progresso da doença são longos)
 Duração: Meses e anos
 Resposta imune: A doença avança sem interrupção pela resposta.
Curso fatal.
 Exemplo: HIV
Como os vírus entram no corpo?
Aerosols
Injection
Bite Sexual
Contact
Ingestion
1- A transmissão do 
vírus e sua entrada no 
hospedeiro;
Aspectos clínicos da Infecção viral?
 SUBCLÍNICO
 DOENÇA
Resulta de: Destruição tecidual e celular pelos vírus
perda de função de orgão e célula
reação inflamatória
imunopatologia
Consequências: AUTO-LIMITADA (virus eliminado)
PERSISTENTE /LATÊNCIA
LETAL
Infecções localizadas ou Disseminadas
 LOCALIZADA :
Replicação viral restrita à porta de entrada
Curto período de incubação.
Examples: influenza - gripe
 DISSEMINADA:
Virus se propagam em tecidos além da porta de entrada.
Períodos de incubação mais longos.
Examples: poliomielite, sarampo, raiva
Como os vírus se espalham pelo organismo?
 HEMATOGÊNICA:
VIREMIA = virus no sangue (virus são distribuidos para sítios 
de replicação secundários - Virus distribuidos como: FREE 
PARTICLES or CELL-ASSOCIATED.
 NEURAL
Virus penetram pelos terminais nervosos
Movem da periferia até o SNC (ou visa versa)
 LINFÁTICA: 
Atingem capilares linfáticos, transportados até o gânglios, 
espalham-se da circulação linfática ao sangue.
Blood-Brain
Barrier
Disseminação viral para o CNS
Regional
Lymph
Node
Bloodstream
Skin
Replication
Replication in
other organs
VIREMIA
Sistemas afetados por infecção viral.
Como os vírus se replicam e causam 
doenças?
 Replicação dos vírus nas células
 Interação do vírus com a superfície da célula e introdução do 
seu material genômico.
 Expressão de genes virais usando a maquinaria celular.
 Modificações nas células para replicar o vírus.
 Formação de novas partículas virais.
 Liberação dos vírus.
 Doença
 Estágios iniciais da infecção.
 Incubação e disseminação.
 Multiplicação do vírus (SINTOMAS).
 Resposta imune.
 Transmissão.
 Morte x Cura x Latência.
FIM