Estrutura e Replicação de Vírus

Prévia do material em texto

Vírus 
 
Os vírus são parasitas intracelulares e podem ser encontrados em duas formas, 
uma dentro das células e outra fora destas 
Forma extracelular: vírus é uma partícula submicroscópica, conhecida como virion 
ou partícula viral. Cada tipo de vírus tem algumas características especiais, entre 
elas diferentes tamanhos e formas 
Estado intracelular: quando o vírus penetra na célula hospedeira; ocorre a 
replicação viral 
 
Composição 
Ácido nucleico, DNA ou RNA, envolvido por uma capa proteica, capsídeo, e, em 
alguns casos, de uma membrana lipoproteica, envelope ou envoltório 
Os vírus são incapazes de crescimento independente em meio artificial, podendo 
replicar somente em células animais, vegetais ou micro-organismos 
Utilizam a maquinaria celular para sua reprodução, sendo “parasitas intracelulares 
obrigatórios”, representando uma forma bastante sofisticada de parasitismo 
 
Ácido nucleico 
Contém, em geral, apenas um tipo de ácido nucleico: DNA ou RNA 
Todas as células vivas possuem DNA, na forma de dupla fita, como material 
genético. No entanto, os vírus não são assim 
Tanto o DNA quanto o RNA podem guardar as informações genéticas, e esses dois 
tipos de ácido nucleio podem ser encontrados na forma de fita simples (ss: single 
stranded) ou fita dupla (double stranded) 
Quatro tipos de genomas virais: 
 dsDNA: DNA dupla fita 
 ssDNA: DNA fita simples 
 dsRNA: RNA fita dupla 
 ssRNA: RNA fita simples 
 
Vírus de DNA 
Vírus que possuem DNA como material genético podem empregar diretamente 
a maquinaria celular para transcrição de seus genes, sua replicação e reparo 
de seu DNA. 
As moléculas de DNA (dupla ou simples fita) podem ser encontrados na forma 
“linear” ou “circular”, dependendo do vírus 
Um genoma fita simples não permite que lesões sejam reparadas, tornando-o 
mais instável 
 
Vírus de RNA 
Como o genoma celular normalmente metaboliza DNA, os vírus de RNA devem 
conter ou sintetizar enzimas próprias para serem processados, como RNA 
transcriptases e replicases. Os RNAs virais também podem ser de fita dupla ou 
simples e lineares ou circulares 
RNA+: ssRNA tem a mesma polaridade do mRNA e são traduzidos diretamente 
nos ribossomos 
RNA-: devem transcrever uma fita complementar de mRNA antes de sua 
tradução pela maquinaria celular 
 
Capsídeo 
Capa protetora do genoma viral 
O agrupamento das proteínas virais dá ao capsídeo sua simetria característica, 
normalmente icosaédrica ou helicoidal. 
Devido a limitações no tamanho do genoma viral, os vírus não podem codificar 
um grande número de proteínas diferentes. Assim, o capsídeo viral tem que ser 
formado de subunidades idênticas, chamadas “protômeros”, que se agrupam 
formando subunidades maiores, os “capsômeros” 
Alguns vírus apresentam uma estrutura mais “complexa” sendo compostos de 
várias partes. É o caso de alguns bacteriófagos que apresentam uma cauda 
acoplada à cabeça poliédrica 
 
Envelope viral 
Alguns vírus possuem estruturas complexas de membrana envolvendo o 
nucleocapsídeo. O envelope viral consiste em uma bicamada lipídica com 
proteínas, em geral glicoproteínas, embebidas nesta. 
A membrana lipídica provém da célula hospedeira, muito embora as proteínas 
sejam codificadas exclusivamente pelo vírus 
As glicoproteínas do envelope, por estarem expostas na superfície viral, 
constituem os principais antígenos virais 
 
Enzimas 
Os vírus não realizam processos metabólicos e são inertes fora da célula 
Algumas partículas virais contêm enzimas que têm grande importância no 
processo infeccioso 
Exemplo: os retrovírus carregam na partícula viral a transcriptase reversa, 
necessária para sua replicação 
 
Estrutura da partícula viral 
Classificação: vírions icosaédricos, vírios helicoidais e vírions de estrutura 
complexa 
 
Vírus icosaédricos 
O capsídeo possui simetria icosaédrica 
Icosaédro é um polígono de 20 faces triangulares 
Os capsômeros que se localizam nos vértices do polígono são pentâmeros, 
constituídos por cinco protômeros e os capsômeros que se localizam nas faces 
e nas arestas são hexâmetros. 
 
Vírus helicoidais 
Os capsômeros se dispõem em torno do ácido nucleico, de acordo com uma 
estrutura em forma de hélice 
 
Replicação viral 
O genoma viral deve codificar para três tipos de funções expressas pelas 
proteínas que sintetizam: 
a) alterar a estrutura e/ou função da célula infectada; 
b) promover a replicação do genoma viral; 
c) promover a formação de partículas virais 
 
O processo de infecção com o ciclo lítico pode ser dividido em cinco fases: 
1. adsorção 
2. penetração 
3. síntese dos componentes virais 
4. maturação 
5. liberação 
 
Adsorção 
É o primeiro estágio de infecção. Adsorção: termo que descreve o contato inicial 
célula-vírus 
No início é fraca (reversível), progredindo para uma ligação mais forte, quando a 
adsorção se torna irreversível 
As forças eletrostáticas exercem um papel importante. A maioria da adsorção 
ocorre somente em valores de pH onde os grupos amino e carboxil estão 
largamente ionizados 
A destruição seletiva dos grupos amino e carboxil, tanto na superfície viral como na 
celular, impede a adsorção 
A adsorção envolve a interação entre as partículas carregadas, este processo é 
sensível à composição salina do meio 
 
Os anti-receptores virais são proteínas da superfície viral 
Existem estruturas proteicas de superfície, fixas, filamentosas e regularmente 
arranjadas, imersas na dupla camada lipídica do envelope 
Essas fibras ou espículas são mediadores da ligação inicial célula-vírus; se as 
espículas forem digeridas enzimaticamente, o vírus torna-se incapaz de adsorver à 
célula 
A função de anti-receptor dos vírus não envelopados é exercida pelas proteínas do 
capsídeo 
Alguns vírus icosaédricos não-envelopados apresentam, no capsídeo, projeções 
proteicas similares às espículas dos vírus envelopados 
Na maioria dos bacteriófagos, as proteínas responsáveis pela ligação aos 
receptores de bactérias estão localizadas nas pontas das fibras da cauda 
 
A ligação vírus-célula é específica 
A infecção e a doença viral são determinadas pela habilidade de os vírus de ligarem 
às células de determinadas espécies animais 
Os receptores para alguns vírus podem estar presentes em quase todos os tecidos. 
Outros vírus têm uma gama mais restrita de tipos celulares que podem infectar 
Para muitos vírus, além do receptor primário, a interação com um co-receptor 
também é necessária para a infecção 
A ligação inicial pode ser perdida ou reversível, isto é, o vírion pode deixar a 
superfície celular 
 
Penetração 
Entrada na célula de parte ou de todo o vírion e na liberação do material genômico 
viral 
Os eventos que ocorrem logo após a penetração e precedem a expressão do 
genoma viral são denominados desnudamento, termo geral que descreve a 
remoção total ou parcial do cápside viral 
 
Existem quatro mecanismos básicos pelos quais os vírus podem penetrar nas 
células 
1) Injeção do ácido nucleico: após a ligação destes vírus ao receptor, uma das 
proteínas do capsídeo é liberada, expondo resíduos hidrofóbicos, que 
normalmente estão no interior do vírus. A interação destes resíduos com a 
membrana pode gerar o aparecimento de um poro, no qual o RNA viral é 
introduzido no citoplasma 
2) Endocitose: estruturas proteicas relativamente grandes podem entrar na 
célula, mediadas por receptor. É semelhante a fagocitose 
3) Fusão do envelope viral: ocorre em vírus envelopados. Processo de fusão 
do envelope viral com a membrana celular, liberando o nucleocápside para 
dentro da célula. Muitos vírus contêm proteínas de fusão, que são ativadas 
quando ocorre a ligação do vírus ao receptor celular 
4) Translocação: a partícula viral inteira é translocada através da membrana 
citoplasmática 
 
Síntese dos componentes virais 
Multiplicação viral é dupla: replicação do ácido nucleico viral e produção decápsides para conter esse ácido nucleico 
 
São necessários alguns arranjos preliminares antes que o aparato sintético da 
célula comece a síntese de novos vírus 
Mudanças no vírus: remoção da cápside proteica e a síntese de novas enzimas ou 
alteraçã ode outras 
Após a adsorção, existe um período de tempo em que não há aumento do número 
de partículas virais infecciosas – período de latência ou eclipse 
As partículas virais ativamente engajadas no processo de infecção são degradadas 
(eclipsadas) durante o período de latência, para que seja iniciada a transcrição do 
ácido nucleico 
Duas importantes funções dos genomas virais são a transcrição do ácido nucleico 
para a formação de RNA mensageiro, que em seguida é traduzido para a síntese 
de proteínas, e replicação deste genoma viral de forma a sintetizar novos genomas, 
que são então incorporados à progênie viral 
 
Os vírus são agrupados em seis classes, de acordo com o tipo de genoma viral e 
sua relação com o mRNA 
Classe I: vírus de DNA fita dupla. Multiplicam-se no núcleo da célula hospedeira, 
utilizando enzimas transcricionais, como a RNA polimerase II celular 
Classe II: vírus DNA fita simples. A maioria dos vírus classe II contém ssDNA de 
polaridade positiva, a mesma que o mRNA. Ao penetrar no núcleo, as enzimas de 
reparo de DNA celular sintetizam a fita complementar, transformando o genoma em 
dsDNA. O DNA de fita dupla é transcrito pelas enzimas celulares. 
Classe III: vírus RNA dupla fita. A fita negativa de RNA funciona como molde para 
a síntese do mRNA. Como as células não possuem enzimas para transcrição de 
RNA a partir de RNA, os vírus deste grupo precisam introduzir na célula a enzima 
necessária para a transcrição (RNA polimerase-RNA dependente), que é uma 
proteína estrutural destes vírus. 
Classe IV: RNA fita simples positivo. O genoma destes vírus funciona como mRNA 
e, logo que penetra na célula, este se liga ao ribossomo e é traduzido para proteínas. 
Classe V: ssRna de fita negativa. O RNA viral é complementar ao mRNA. Assim, o 
vírion já contém o molde para a síntese do mRNA. Os vírus contam, na partícula, 
com enzimas que transcrevem o RNA. 
Classe VI: retrovírus. São vírus cujo mecanismo é o menos usual, pois o RNA viral, 
de polaridade positiva, é transcrito pela enzima viral estrutural, a transcriptase 
reversa, para DNA viral. Inicialmente, forma-se um híbrido RNA/DNA. A atividade 
de RNase do complexo enzimático transcriptase reversa degrada o RNA, e o DNA 
é duplicado por este mesmo complexo enzimátco. O DNA de fita dupla 
complementar ao genoma viral é incorporado ao genoma celular utilizando uma 
integrasse viral e funciona como molde para a transcrição do mRNA. 
 
Tradução do mRNA viral 
Os ácidos nucleicos são poligênicos, codificam para muitas proteínas 
Proteínas precoces são enzimas que atuam na própria transcrição e replicação do 
ácido nucleico viral ou fatores que atuam sobre o metabolismo celular, modificando-
o para favorecer a síntese de componentes virais~ 
 
Replicação do ácido nucleico viral 
A replicação normalmente começa algum tempo após a transcrição, gerando uma 
mistura de moléculas que são mais tarde integradas na progênie viral 
 
Maturação 
Após terem sido sintetizados, as proteínas e o ácido nucleico viral têm de ser unidos 
para formar partículas virais maduras 
Liberação 
Alguns vírus são liberados por lise da célula hospedeira 
Em casos extremos, a célula se rompe, liberando as partículas virais e outros 
componentes celulares para o meio 
Na fase de síntese proteica tardia, alguns bacteriófagos produzem uma lisozima, 
que digere a parede bacteriana, facilitando a lise 
Durante o ciclo infeccioso, as partículas virais podem acumular-se em vesículas ou 
cisternas, algumas das quais conectadas por túbulos com o exterior da célula. 
 
Os vírus envelopados adquirem o envelope durante brotamento através da 
membrana celular 
As proteínas virais específicas do envelope são sintetizadas durante a fase tardia 
de síntese proteica e são inseridas na membrana celular. O nucleocapside associa-
se com a superfície interior da membrana plasmática alterada, já contendo 
proteínas virais. Durante a saída do nucleocápside da célula, a partícula viral é 
envelopada por esta membrana alterada; este processo é chamado de brotamento. 
Os lípides do envelope viral são inteiramente derivados da célula hospedeira. 
Aparentemente, a membrana celular é rapidamente reparada em uma célula viável 
e pode suportar a saída de centenas de partículas virais. 
Alguns vírus que se replicam no núcleo brotam através da membrana nuclear, 
adquirindo assim o envelope. Já envelopados, os vírus se acumulam no espaço 
entre as lamelas interna e externa da membrana nuclear, nas cisternas do retículo 
endoplasmático e em vesículas, e são levados para a superfície celular, protegidos 
do contato com o citoplasma