Estrutura Viral: Composição e Funcionamento

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Virologia
Estrutura viral
Introdução
O termo vírus compreende o microrganismo (a palavra é originada do
latim, significa VENENO), mas pode ser encontrada na literatura como
vírions, partícula viral ou partícula vírica referindo à estrutura real do
vírus (estrutura física completa que carrega consigo o genoma).
Os vírus são parasitas intracelulares obrigatórios, necessitando de um
hospedeiro para se multiplicar. Sua estrutura é formada basicamente
por proteínas e ácido nucleico. Para ser ativado suas funções
biológicas, infectam a célula hospedeira, tornando o ácido nucleico ativo
e, com auxílio da maquinaria celular, inicia-se a multiplicação da
partícula vírica. Por outro lado, quando presentes em um meio
extracelular são considerados meras estruturas químicas, uma partícula
vírica inerte.
Composição e estrutura
Os vírions são caracterizados em dois grupos: - vírions ausentes
de envelope ‘‘nu’’
- vírions que contém o envelope
O genoma é constituído de uma única molécula e ácido nucleico:
desoxirribonucleico (DNA) ou ribonucleico (RNA).
Envelope – constituído por uma membrana lipoproteica. Os lipídios
(fosfolipídios e colesterol) presentes na bicamada lipídica são oriundos
da membrana da célula hospedeira, enquanto as proteínas
(glicoproteínas) são codificadas pelos genes do vírions. Processos
ocorrem durante a morfogênese pelo processo denominado brotamento
(processo de inserção dos nucleocapsídeo na membrana da célula
hospedeira)
As glicoproteínas são codificadas pelos genes no aparelho de Golgi e
no retículo endoplasmático rugoso, podendo ser armazenadas no
mesmo local de síntese ou transferidas para a membrana plasmática
durante o brotamento. Auxiliam os vírions nas interações vírion x célula
para iniciar a infectividade. As proteínas integrais de membrana
possuem uma parte interna (denominada transperiféricas) e outra parte
exposta (denominada cauda).
A cauda é constituída de aminoácidos hidrofóbicos, os quais
desempenham diversas funções, como ligação aos receptores da
célula, fusão do envelope e membrana, penetração do vírus na célula
hospedeira e difusão do mesmo para outras células. A parte
transmembra tem função de ancorar a proteína.
Na maioria dos vírus envelopados, o envelope deve estar intacto para
manter a infecciosidade, e tratamento com solventes lipídicos, tais como
éter ou clorofórmio, faz com que se torne não-infeccioso.
Capsídeo – constituído de uma camada proteica que envolve e confere
proteção ao genoma. Assegura a integridade do material genético para
multiplicação viral. Durante infecção de vírus sem envelope, as
proteínas presentes no capsídeo interagem com a célula hospedeira e
com os anticorpos do sistema imune, em alguns casos as inativa e
favorece a penetração do vírus.
O capsídeo é formado pela associação de diferentes tipos de proteínas
ou de uma mesma proteína. Além das proteínas de constituição da
camada proteica, outras proteínas podem estar associadas com o
genoma, esta associação denomina-se núcleo. Com o conceito formado
de núcleo, denomina-se nucleocapsídeo a associação do núcleo (core)
e capsídeo.
O capsídeo é constituído por subunidades proteicas denominadas
protômeros, que, quando associados, formam unidades tridimensionais
denominadas capsômeros, responsáveis por definir a simetria do vírion,
helicoidal e icosaédrica. Entretanto, alguns vírions podem apresentar
simetrias complexas (poxvírus, iridovírus e bacteriófagos)
Genoma – constituído de uma única molécula de ácido nucleico:
desoxirribonucleico (DNA) ou ribonucleico (RNA), o qual poderá estar
presente na forma de fita simples ou fita dupla, e em alguns casos,
utiliza os dois ácidos nucleicos durante a multiplicação viral, porém o
genoma viral sempre será composto de um ácido nucleico. Pode ser
haploide ou diploide
Genomas dos vírus DNA são constituídos em sua maioria de fdDNA.
De acordo com o agente viral, a cadeia de fdDNA pode apresentar
formas variadas, como linear, circular ou semelhante a uma grampo de
cabelo. E alguns pode apresentar fsDNA (parvovirus, circovírus e
hepadnavirus). Os vírus RNA, em sua maioria, são constituídos de
fsRNA. Os vírus fsDNA lineares são constituídos de uma molécula
(denominados de monopartite ou de genomas não segmentados) ou
mais de uma molécula (denominada de multipartite ou genomas
segmentados). Com exceção de alguns vírus, como reovirus e
bimanvirus, os quais possuem genoma segmentado de fdRNA.
No processo de replicação do genoma, o primeiro passo é a tradução
do RNA. Uma característica importante dos vírus RNAs é o sentido que
o genoma se apresenta em relação ao RNA mensageiro no processo de
tradução. Os vírus RNAs de sentido positivo (polaridade positiva.),
possuem o mesmo sentido do RNAm, enquanto outros possuem RNAs
de sentido negativo (polaridade negativa) sentido oposto ao RNAm. Os
vírus RNAs de polaridade positiva são traduzidos diretamente no
ribossomo da célula hospedeira, enquanto os vírus que possuem RNAs
de polaridade negativa não são traduzidos diretamente no ribossomo,
pois necessitam de enzima polimerase de RNA para iniciar o processo
de tradução.
Matriz – proteínas que envolvem o nucleocapsídeo. Encontradas
principalmente em vírus RNAs de polaridade negativa, essas proteínas
desempenham papel importante na interação entre os nucleotídeos com
a cauda das glicoproteínas, durante o processo de morfogênese. Essa
camada proporciona rigidez adicional ao vírion.
Proteínas codificadas pelos vírus e outros componentes dos
vírions – são classificadas em estruturais e não-estruturais. – proteínas
estruturais estão presentes na estrutura do vírion, mais precisamente no
capsídeo (núcleo). – proteínas não estruturais são as que desenvolvem
atividades enzimáticas, dentre as quais pode-se citar as enzimas DNA
polimerase e RNA polimerase. Variando a quantidade de proteínas
codificadas pelo genoma de acordo com a complexidade do vírus.
Outros componentes estruturais dos vírions – Enzimas – os vírus de
fsRNA e com polaridade negativa necessitam de enzima polimerase de
RNA para iniciar o processo de tradução. Diversas enzimas presentes
em diferentes vírions participam no processo de replicação viral, como:
endonucleases, proteases, quinases, integrases e ribonuclease.
Lipídios – constituídos de fosfolipídios e colesterol, os lipídios
constituem de 20% a 35% da massa nos vírus envelopados. Os lipídios
são derivados da membrana da célula hospedeira. Carboidratos –
constituídos de glicoproteínas, glicolípidios e mucopolissacarídeos,
estão presentes no envelope de vírus simples e associados com
proteínas internas em vírus complexos.
Propriedade biológicas e físico-químicas das partículas víricas –
algumas partículas víricas podem ser anômalas, não causam infecções
mesmo dentro da célula. Esta anomalia pode ser causada por diversos
fatores, que variam de acordo com o vírus, dentre os quais, pode-se
mencionar a ausência de genoma (DNA ou RNA), incompleta formação
de segmentos genômicos; genomas com deleções em um ou mais
genes, denominados de “partículas defectivas”; capsídeos vazios em
função da degradação do genoma; formação de partículas víricas
incompletas.
Fatores físico-químicos, como temperatura e pH, podem comprometer
a integridade das estruturas biológicas dos vírions, inevitando-os.
Temperaturas na faixa de 55 a 60°C causam desnaturação de
proteínas, o que compromete a integridade das estruturas e das funções
biológicas dos vírions. Comparando os tipos de vírions envelopados e
os sem envelope, os que possuem envelopes são mais suscetíveis em
função da presença de proteínas na camada superficial. Alguns vírus
são suscetíveis à temperatura ambiente e quando são submetidos a
processos de congelamento e descongelamento. Conservação em
longo período de tempo, recomenda-se manter em temperatura abaixo
de -70°C ou em nitrogênio líquido, a -196°C. Em processos de
liofilização das amostras, somente são eficientes quando as amostras
mantidas na faixa de -20 a 4°C.
Potencial hidrogeniônico (pH), a integridade da atividade biológica dos
vírionscom envelope é influenciada já no inicio da queda do pH da
neutralidade para a base ácida (pH 6 a 5). Alguns vírions sem envelope
apresentam maior resistência em condições de pH ácido, assim
denominadas de ácido-resistentes (ex:rotavírus)
Substancias químicas, como formalina e detergentes, atuam sobre as
glicoproteínas do envelope, alterando a conformação das proteínas e
comprometendo a atividade biológica dos vírus (infectividade). Outros
solventes, como éter de petróleo e clorofórmio, comprometem os
componentes da camada lipídica.
Em geral, os vírus sem envelope são
mais resistentes que os envelopados.