Biologia e Replicação de Vírus

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Biologia e replicação de vírus 
Vírus 
 Na antiguidade, o termo vírus (do latim veneno) foi 
utilizado como sinônimo de veneno e se referia a 
agentes da natureza desconhecida que 
provocavam diversas doenças 
 
Histórico 
 
Histórico 
 
Histórico 
 
Histórico 
 1970-Temi & Baltimore – caracterização 
 do retrovírus 
 
 1984- Gallo & Mantagnier- Isolamento 
 do vírus HIV 
 
 1989- Vírus da febre hemorrágica 
 – venezuela- trabalhadores abrindo 
 clareiras na floresta. 
 
 1995- Vírus da febre hemorrágica Ebola 
 (EHF) Zire- infectou 315 pessoas 
São os vírus organismos vivos? 
 Reposta ambígua 
 
 Apresentam dois estados: intracelular e extracelular 
 Partículas extracelulares não têm atividades metabólicas 
independentes – organismos não vivos. 
 Partículas Intracelulares: se replicam somente – organismos 
vivos. Também quando causam infecção e doença. 
 
 São parasitas intracelulares obrigatórios 
 
 São incapazes de produzir energia ou proteínas 
independentememte de uma célula hospedeira 
 
O que diferencia vírus de outros agentes 
infecciosos? 
Características Bactérias 
típicas 
vírus 
Parasita intracelular - + 
Membrana Plasmática + - 
Fissão binária + - 
Passagem através de filtros biológicos - + 
Possuem ambos DNA e RNA + - 
Metabolismo de geração de ATP + - 
Ribossomos + - 
Sensíveis a antibiótico + - 
Sensíveis a interferon - + 
Espectro de hospedeiros 
 Se refere ao espectro de células hospedeiras nas quais um vírus pode-
se multiplicar. 
 A maioria dos vírus infecta somente tipos específicos de células em um 
hospedeiro. 
 É determinado pelo sítio específico de adsorção na superfície da célula 
hospedeira (membrana celular) e da disponibilidade de fatores 
celulares. 
 
Comparando o tamanho de virus, bactéria e uma 
célula animal 
 20 nm to 14000 nm 
Estrutura viral 
 Virion é uma partícula viral completa 
 
 Acido nucléico: pode ser DNA ou 
RNA fita simples ou fita dupla 
 Linear ou circular 
 Segmentado (+ 1 molécula-reovirus) 
 
 Capsídeo: grupamento de proteínas 
virais (capsômeros) 
 
 Nucleocapsídeo 
Genoma viral 
 Os genomas virais são limitados em tamanho e codificam 
somente as funções que não podem ser adaptadas a partir 
de seus hospedeiros. 
 
 Não possuem enzimas para a síntese protéica e para a 
geração de ATP. 
 
 Multiplicam dentro de células vivas usando a maquinaria de 
síntese das células 
 Os componentes virais são organizados e não sofrem 
replicação por divisão -induzem a síntese de estruturas 
especializadas capazes de transferir o ácido nucléico viral 
para outras células 
 
Morfologia viral 
 
18  250 mm 70–90 nm (diâmetro) 80–200 nm (diâmetro) 80  225 nm 
20 nm 50 nm 50 nm 50 nm 
(a) Vírus do masíco do tabaco (b) Adenovirus (c) Influenzavirus (d) Bacteriófago T4 
RNA 
RNA 
Capsômeros 
 
DNA 
capsômeros 
Glicoproteina Glicoproteina 
envelope 
Capsideo DNA 
Cabeça 
Fibra da 
cauda 
 
 
a) b) c) d) 
Helicoidais 
Capsídeos com capsômeros arranjados em 
torno do acido nucléico em forma de uma 
hélice, formando longos bastões 
Poliédricos 
São multifacetados e o capsídeo tem a forma de um 
icosaedro- superfície constituída de 20 faces triangulares e 
12 vértices 
 
Esquema de um vírus icosaedrico 
não-envelopado 
Microfotografia do Mastadenovirus 
Vírus envelopados 
O nucleocapsídeo é circundado por um envelope 
lipoprotéico com espículas (CHOs + proteínas) 
 
Esquema de um vírus helicoidal 
envelopado 
Microfotografia de um 
Influenzavirus A2 
Complexos 
Possuem estruturas complicadas. 
Diagrama e microfotografia 
de um bacteriófago T 
Microfotografia do vírus da 
Varíola ortopoxvírus 
TAXONOMIA DOS VÍRUS 
 
 Classificação antiga baseada em sintomatologia 
 Classificação de acordo com o hospedeiro (vírus de planta, vírus 
de animal e fagos) 
 
 1966 – Comitê internacional de Taxonomia Viral 
 - tipo de ácido nucléico 
 - estratégia de replicação 
 - morfologia 
 De ordem até gênero- ausência de classificação 
 Nome das famílias terminam em – viridae; 
 Nomes dos gêneros terminam em –virus 
 
 Espécie viral: consiste de um grupo de vírus que compartilham a 
mesma informação genética e o mesmo nicho ecológico. 
 
Classes de Viruses animais 
- David Baltimore – baseada na relação entre o genoma 
viral e seu mRNA 
 
Vírus de RNA de fita dupla 
Classes de Viruses animais 
 
FIGURA 9.22 A 
FIGURA 9.22 B 
 
Replicação viral 
Replicação de vírus animais 
 
Liberação 
VIRUS 
Proteínas 
do 
capsídeo 
mRNA 
Viral DNA 
DNA 
 
 
1. Adsorção 
 Envolve a ligação de proteínas da superfície do 
vírus (antireceptores virais) a sítios receptores 
específicos do hospedeiro. 
 A especificidade de adsorção determina a faixa de 
hospedeiro do vírus e o tropismo tecidual. 
 Células sem receptores apropriados não são 
susceptíveis aos vírus. 
 
Virus Receptor Células alvo 
Influenza ácido siálico e glicoproteínas Epitélio respiratório 
Raiva Acetilcolina Neurônio 
HIV CD4 Linfócitos T 
Antireceptores virais 
2. Penetração 
 
 Entrada na célula de parte ou de todo o virion e a 
liberação do material genômico viral 
 
 Mecanismos 
 - Injeção do ácido nucléico 
 - Fusão do envelope viral com a membrana plasmática 
 - Por endocitose 
 - Translocação 
 
 
Injeção do ácido nucléico 
Fusão do envelope viral com a membrana 
plasmática 
 
 
Citoplasma 
Envelope viral se funde com a membrana do hospedeiro e o 
nucleocapsídeo é liberado no citoplasma 
 
Descapsidação na membrana nuclear 
 
Núcleo Citoplasma Endossomo 
Endocitose mediada por receptor (mais comum) 
Membrana plasmática da célula se invagina colocando o vírus numa 
vesícula endocítica, seguida pela liberação do nucelocapsídeo no 
citoplasma ( requer acidificação do endossomo) 
 
Endocitose 
Translocação 
 
Envolve a passagem do ácido nucléico viral por um poro 
gerado na membrana celular- resultante da interação de 
proteínas do capsídeo viral com a membrana da célula 
hospedeira. 
Síntese de componentes virais 
 Funções do genoma viral: 
 Transcrição do ácido nucléico viral para a formação 
de mRNA – que é traduzido para a síntese de 
proteínas; 
 - Produção de capsídeos para conter o ácido 
nucléico 
 
 Replicação do ácido nucléico viral 
Transcrição 
Os vírus são agrupados em 6 classes, de acordo com o tipo de genoma viral 
mRNA viral como RNA+ Fita complementar – RNA - 
Replicação de vírus animais 
Proteinas virais 
Não estruturais: São codificadas pelos genes early. 
– Constituem enzimas e proteínas regulatórias que 
permitem a subsequente replicação do ácidos 
nucléicos virais. 
 
– São encontradas nas celulas infectadas mas não são 
empacotadas no virion. 
 
Estrutural: São codificadas pelos genes “late”. 
– Constituem as proteínas dos capsomeros. 
 
– Todas as proteínas encontradas na particula viral 
madura. 
 
 
4. Empacotamento, maturação liberação de 
novos vírus 
Vírus envelopados 
 O capsídeo se organiza em torno do genoma viral 
 proteínas virais e glicoproteínas são inseridas na membrana 
da célula hospedeira, deslocando proteinas do hospedeiro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Os virions são liberados por exocitose e as células do 
Hospedeiro podem ou não ser lisadas 
 
Partículas 
brotamento 
maduras 
Membrana citoplasmática 
 
4. Empacotamento, maturação 
liberação de novos vírus 
 
Vírus não envelopados 
 
 As células infectadas normalmente são lisadas liberando os 
virions 
 
 Fagos: Produção de enzima- lisozima- que digere a parede 
celular 
 
 Passagem por túbulos sem a lise celular 
 
 
 
Ciclo de vida dos bacteriófagos 
 Lítico ou virulento: destroem as células do 
hospedeiro 
 Temperadoou avirulento – lisogênico: não 
destroem as células do hospedeiro 
0.5 m 
Bacteriófago T4 infectando E. coli 
Ciclo lítico do fago virulento T4 
 Adsorção 
Penetração 
Biossíntese de genomas e 
 proteínas virais 
Montagem ou maturação 
Liberação 
1 
2 
4 3 
5 
Montagem do fago 
Head Tails Tail fibers 
O ciclo lítico e lisogênico do bacteriófago 
em E.coli 
Muitas divisões 
celulares 
A bactéria lisogênica se 
reproduz normalmente. 
DNA do fago se integra no cromossomo- 
recombinação sítio específica 
3- Novas proteínas e novo 
DNA do fago são sintetizadas- 
Montagem 
Profago é removido, 
ocasionalmente, iniciando 
um ciclo lítico 
O fago ancora na célula 
hospedeira e injeta o seu 
DNA 
DNA do fago 
circulariza 
4- Lise da célula 
Ciclo lítico é 
induzido 
Início do ciclo 
lisogenico 
Lisogênico Lítico 
ou 
Profago 
cromossomo 
fago 
DNA 
 do fago 
Biossíntese de vírus de DNA FD – Classe I 
VIRUS 
Capsid 
proteins 
mRNA 
Viral DNA 
HOST CELL 
Viral DNA 
Entry into cell and 
uncoating of DNA 
Replication Transcription 
DNA 
Capsid 
Self-assembly of new 
virus particles and their 
exit from cell 
 
Genoma viral 
 
Virus de DNA fitas simples (fsDNA) 
 Replicação no núcleo 
– 1.Ligação do virus à célula hospedeira; 
– 2.Liberação e Transporte do fsDNA ao núcleo; 
– 3.Conversão do fsDNA para fdDNA; 
– 4.Transcrição e tradução das proteínas virais; 
– 5.Produção de fsDNA; 
– 6.fsDNA pode ser convertido em fdDNA para 
servir como molde para; transcrição/replicação 
ou ser encapsulado e liberado através de lise 
celular. 
 
 Vírus de DNA de fita simples (fsDNA) 
Classe II 
 
Vírus de DNA fita dupla (DNAfd) 
 
• MimetizamoDNAdohospe
deiro; 
• •Ajudaramnoentendiment
odareplicaçãodoDNA; 
• •Novírionnãosãocromatiz
ados(geralmente),masno
hospedeirosecomportam
comooseuDNA. 
 
 
 
Vírus de DNA fita dupla (DNAfd) 
Ciclo replicativo 
Adenovirus humano tipo C 
• Replicação no núcleo 
• 1.Ligação do virus à célula hospedeira 
e entrada via endocitose. 
• 2.Rompimento de endossoma e 
liberação do capsídeo no citoplasma; 
• 3.Penetração do DNA viral no núcleo; 
• 4.Replicação do DNA viral, 
Transcrição e tradução das proteínas 
virais; 
• 5.Formação das novas partículas 
virais; 
• 6.Liberação dos virions através de lise 
celular. 
 
 
 
Vírus de DNA fita dupla com 
transcrição reversa (dsDNA-RT) 
Ciclo replicativo 
• Replicação no núcleo e 
no citoplasma 
• 1.Ligação do virus à célula 
hospedeira; 
• 2.Transporte ao núcleo 
• 3.Liberação e reparo do 
DNAparaformar o cccDNA(DNA 
circular covalentemente fechado). 
• 4.Transcrição do pgRNA(pré-
genômicoRNA) e tradução das 
proteínas virais. 
• 5.Encapsulamento do pgRNAcom a 
proteína P e transcrição reversa 
dentro do capsídeo para formar DNA 
(-). 
• 6.Síntese do DNA (+) gerando RC-
DNA. 
• 7.Transporte ao núcleo ou saída via 
exocitose. 
 
 
 Vírus de RNA codificam sua próprias RNA 
polimerase dependentes de RNA (as células do 
hospedeiro não produzem estas enzimas). 
 
 RNA polimerase dependentes de RNA produzem 
mRNAe replicam o genoma de RNA 
 
Vírus de RNA 
Vírus de RNA fita dupla (RNAfd) 
 
Ciclo reporodutivo 
Rotavírus 
• Replicação no 
citoplasma 
• 1.Ligação do virus à célula 
hospedeira via endocitose; 
• 2.Liberação da partícula viral no 
citoplasma 
• 3.Transcrição de RNA (+) por 
RNA polimerases virais 
• 4.Síntese de fdRNA em 
vesículas de forma que o fdRNA 
nunca fique exposto no 
citoplasma (viroplasma). 
• 5.Encapsulamento e liberação da 
célula (com lise celular). 
 
Classe III 
 
Vírus de RNA fita simples + (RNAfs+) 
 
Vírus de RNA fita simples + (RNAfs+) 
 
Ciclo replicativo 
Flaviviridae 
• Replicação no 
citoplasma 
• 1.Ligação do virus à célula 
hospedeira via endocitose; 
• 2.Liberação do RNA no 
citoplasma 
• 3.Transcrição de RNA (+) 
• 4.Replicação na superfície do 
retículo endoplasmático. 
• 5.Encapsulamento e liberação 
da célula. 
 
 
Classe IV 
 
Vírus de RNA fita simples negativa(RNAfs-) 
 
Vírus de RNA fita simples negativa (RNAfs-) 
 
Ciclo repordutivo do 
EBOLA 
• Replicação no citoplasma 
 
– 1.Ligação do virus à 
célula hospedeira via 
macropinocitose; 
– 2.Liberação do RNA no 
citoplasma 
– 3.Transcrição de RNA (-) 
gerando mRNA 
– 4.Replicação, 
encapsulamento e 
liberação da célula. 
 
 
Biossíntese de vírus de RNA envelopado FS- 
Classe V 
 Capsídeo viral entra na célula 
2 
RNA (-) viral serve de molde para a 
síntese de fita complementar RNA (+) 
por uma enzima viral 
3 
Novo vírus 8 
RNA 
Capsídeo 
Envelope 
(com glicoproteinas) 
 Adsorção-glicoproteínas 
1 
 Novas cópias de genoma de RNA 
viral (-) são feitas usando a fita (+) 
como molde 
4 
 
Vesículas transportam glicoproteínas 
para a membrana citoplasmatica 
6 
 Montagem do capsídeo. 
7 
 RNA (+) complementar funciona 
como mRNA sendo traduzido em 
Proteinas do capsídeo (no citossol) 
e glicoproteinas (no RER) 
5 
HOST CELL 
Viral genome (RNA) 
Template 
Capsid 
proteins 
Glyco- 
proteins 
mRNA 
Copy of 
genome (RNA) 
ER 
Vírus de RNA fita simples+ (RNAfs+) com 
intermediário DNA 
 
A estrutura do HIV, o retrovirus que causa 
AIDS 
Reverse 
transcriptase 
Viral envelope 
Capsid 
Glycoprotein 
RNA 
(two identical 
strands) 
Vírus de RNA fita simples+ (RNAfs+) com 
intermediário DNA 
 
Ciclo replicativo 
Vírus HIV 
• Replicação no núcleo 
• 1.Ligação do virus à célula 
hospedeira via endocitose; 
• 2.Liberação do RNA no 
citoplasma 
• 3.Transcriptase reversa 
produz DNA; 
• 4.EntradadoDNAnonúcleoeinte
graçãonogenomadohospedeir
o(provírus); 
• 5.Transcrição do provírus e 
produção de proteínas virais; 
• 6.Encapsulamento e liberação 
da célula. 
 
Replicação de retrovírus – Classe VI 
 Vesículas transportam 
glicoproteínas do RER para a 
membrana citoplasmtica 
7 
 Proteínas virais incluem: 
proteínas do capsídeo, transcriptase 
reversa (citosol) e glicoproteinas do 
envelope feitas no RER 
6 
 DNA FD se integra no 
cromossomo como um 
provirus 
4 
 Transcrição do provirus 
produzindo RNA para novos 
genomas de retrovírus e para 
codificar proteinas virais 
5 
Transcriptase reversa catalisa 
a síntese de uma segunda fita 
de DNA complementar a primeira 
3 
Transcriptase reversa catalisa a síntese da fita 
complementar ao RNA viral 
2 
 Novos vírus brotam 
da célula 
9 
 Capsídeos são montados em 
volta do genoma viral e de moléculas 
de transcriptase reversa 
8 
mRNA 
Genoma de RNA 
Para a nova geração de 
RNA viral 
RNA viral 
Hibrido 
RNA-DNA 
 
DNA 
Chromosomal 
DNA 
NUCLEUS 
Provirus 
HOST CELL 
Reverse 
transcriptase 
 Novos vírus brotam 
da célula 
HIV entrando na célula 
0.25 µm 
HIV Membrane of 
white blood cell 
Retrovírus penentra na 
célula 
1 
Células permissivas 
Suportam a replicação viral 
Células não permissivas 
Não suportam a replicação 
viral 
Infecção 
permissiva 
Infecção abortiva 
Infecção 
restritiva 
Produção de novos vírus Não há produção de novos vírus 
Infecção viral apresenta 3 tipos de evolução 
Relação entre a célula e o vírus 
Explicação para a falta de replição em células não permissivas: 
 
 não ha adsorção ( - receptor) 
 vírus entra mas não há desempacotamento 
 vírus pode se desempacotar, mas não se replica 
 vírus pode expressar genes, mas não partículas 
 há formação de virions, mas não ocorre maturação 
 particulas maduras são acumuladas, mas não são liberadas 
 vírus liberado não é infeccioso para outras células 
 
 
 
Efeito citopático 
Efeitos visíveis que os vírus provocam nas células 
 Desvio da síntese de macromoléculas da célula hospedeira para a 
produção de vírus. 
 Destruição da células infectadas 
 Proteínas virais podem ser tóxicasàs células hospedeiras 
 Arredondamento da célula infectada. 
HSV e enterovirus 71 
Aparecimento de 
corpos de inclusão 
Os vírus e a Teratogenese 
Os vírus podem agir como teratógenos, induzindo 
defeitos durante o desenvolvimento embrionário, 
atravessando a placenta e infectando células 
embrionárias. Quanto mais cedo uma infecção 
ocorrer na gravidez, mais extenso o dano. 
 
Ex: vírus da rubéola, citomegalovírus, herpes vírus 
(ocasionalmente). 
 
Efeitos da infecção viral em células animais 
 Efeitos genotóxicos: Danos no cromossomo, Quebras, rearranjos, fragmentação 
ou mudança no número levando a Transformação oncogência ou a apoptose. 
 
 
 
Vírus envelopados 
Infecções Virais Latentes 
Infecção Latente 
 Herpesvirus 
 Varicellavirus 
 
Fatores de Ativação 
 Imunossupressão 
 Mudanças da resposta imunológica 
 Estresse 
 
Vírus de DNA oncogênicos 
Vírus de DNA Oncogênicos 
 
 Herpesviridae - Lymphocryptovirus - EBV 
 Papovaviridae - Papovavirus - Papilomavírus 
 Hepadnaviridae - Hepadnavirus - HBV 
 
Vírus de RNA Oncogênicos 
 
 Retroviridae - HTLV-1 e HTLV-2 
Vírus de DNA e Oncogênese 
 Transformação de células normais em tumorais: 
 Os proto-oncogenes são genes normais que, quando sob o 
controle de um vírus, agem como oncogenes, causando 
divisão celular descontrolada - transformando células 
normais em células cancerígenas. 
 
 
 Os vírus de DNA tumorais contem genes virais cujos 
produtos protéicos bloqueiam as atividades das proteínas 
normais da célula hospedeira que controlam a divisão 
celular – supressores tumorais 
 
Papilomavirus 
 Proteinas virais bloqueiam o efeito de genes 
supressores tumorais. 
inativação de proteínas reguladoras do 
crescimento 
 
Isolamento, cultivo e 
caracterização dos vírus 
Isolamento, cultivo e caracterização dos 
vírus 
 O cultivo de bacteriófagos em laboratório 
O cultivo de vírus animais em laboratório 
 Inoculação de vírus em animais 
Cultivo celular para inoculação de vírus 
 Tratamento de tecidos com enzima 
 Suspensão das células em meio de cultura 
 Formação de monocamadas e células transformadas 
 
 
Identificação viral 
 Microscopia 
 Campo claro ou invertido 
 Contraste de fase 
 Eletrônica de transmissão 
 Fluorescência 
Herpesviridae 
Contraste de fase (225 x) 
Microscopia eletrônica de transmissão 
 
Adenoviridae (27500x) Adenoviridae (100000x) 
Métodos Imuno-Sorológicos 
 Hemaglutinação 
 Imuno fluorescência Direta e indireta 
 Imuno ensaio enzimático direto e indireto 
Classes de Viruses animais