Virologia_ Genomas e genéticas virais

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Gen���� e g��éti��� v��a��
Genoma viral: informação na forma de ácido nucleico necessária para construir,
reproduzir e transmitir o vírus
- Os vírus podem ser organizados em sete grupos com base nas estruturas
dos genomas
Pri��ípi�� ��no����s e � ���te�� �� ba���m��e
- função universal dos genomas virais: especificar proteínas
- os vírus não possuem aparato de formação de proteínas -> o material
genético precisa ser copiado em RNAm para poder ser lido pelos
ribossomos do hospedeiro -> parasitas do sistema de transcrição
- Sistema de baltimore: sabendo a natureza do genoma viral, conseguimos
deduzir os passos básicos para produzir mRNA
- omite a segunda função universal dos genomas virais, que é servir de
modelo para a síntese do genoma da progênie
- Células animais não possuem mecanismos conhecidos para gerar DNA a
partir de RNA ou gerar RNAm a partir de outro RNA -> para que vírus de
RNA sobrevivam, eles precisam, por definição, codificar polimerases
Es��ut��� e ��m���xi���� do ����ma ����l
- Pode ser:
- DNA ou RNA
- DNA com pequenos segmentos de RNA
- DNA ou RNA com proteínas covalentemente ligadas
- + ou -
- O RNAm é definido como (+) porque pode ser traduzido.
Uma fita de DNA de polaridade equivalente é também
designada (+). RNA e DNA complementar ao (+) são (-).
Genomas (-) não podem ser traduzidos, precisando
primeiro ser copiados em uma fita (+)
- dupla fita
- circular
- linear
- segmentado
- Genomas de DNA: o sistema genético do hospedeiro é baseado em DNA,
então a replicação e expressão do genoma viral pode simplesmente
acontecer como se fizesse parte do genoma do hospedeiro
- DNA dupla fita (dsDNA): Adenoviridae, Herpesviridae,
Papillomaviridae, Poxviridae; lineares ou circulares
- Gapped DNA: parcialmente dupla fita; preenchimento dos “buracos”
deve preceder a transcrição em mRNA; produzido por um template de
RNA -> transcriptase
- DNA simples fita (ssDNA): Anelloviridae,Parvoviridae; precisa
sintetizar uma outra fita antes de gerar mRNA (produzida pela própria
DNA polimerase da célula do hospedeiro);
- Genomas de RNA: células não possuem RNA polimerases dependentes de
RNA que possam replicar os genomas do vírus de RNA fazendo RNAm a
partir de modelos de RNA -> o próprio vírus codificam RNA polimerases
dependentes de RNA; podem também utilizar a transcriptase reversa.
- dsRNA: a fita (-) é copiada em mRNAs pela RNA polimerase
dependente de RNA
- (+) RNA: mais abundante; Coronaviridae. Flaviviridae; RNA
geralmente pode ser traduzido diretamente em proteína pelos
ribossomos do hospedeiro. Durante a replicação, primeiro a fita (+) é
copiada em uma fita (-), que é então copiada em uma fita (+).
- (+) RNA com intermediário de DNA: retrovírus; fita de RNA é
convertida em DNA dupla fita por uma DNA polimerase viral
dependente de RNA (transcriptase reversa); O DNA serve de molde
para geração do RNAm
- (-) RNA: Rhabdoviridae, Filoviridae; precisa primeiro ser copiado em
uma fita (+) para virar mRNA. Possuem RNA polimerases
dependentes de RNA. O genoma também serve de molde para
geração de fitas (+) que serão copiadas em fitas (-) para a
manutenção do genoma viral.
- O genoma de certos vírus RNA(-) (ex: Arenaviridae) contém
informações tanto (+) quanto (-) em uma mesma fita -> (+) é
traduzido assim que entra na célula.
Genoma viral pode estar acompanhado de proteínas, mas não é ligado a
histonas (exceto polyomavirus e papillomavirus)
Es��atégi�� �� co��fi��ção
- expansão da capacidade codificante do genoma viral é alcançada por
mecanismos pós-transcricionais
- quanto menor o genoma, maior a compressão da informação genética
Genomas oferecem informações sobre características intrínsecas dos vírus,
porém diz muito pouco, ou quase nada, sobre como os vírus interagem com
as células, hospedeiros e populações
Ori��� d�� �en���� vi����
- pode ser estudado utilizando fragmentos de ácidos nucleicos virais
inseridos nos ácidos nucleicos do genoma do hospedeiro
- Vírus de RNA -> “relíquias” do “mundo de RNA”; DNA teria substituido o RNA
como material genético por intermédio da transcriptase reversa.
- Não existem evidências de que vírus são monofiléticos: não existe um só
gene que seja compartilhado por todos os vírus
- Diferentes configurações genômicas possibilitam mecanismos diferentes de
controle de expressão gênica
Tam���� do ����ma � ��a� �m���cações
- um dos menores: virus da hepatite B
- um dos maiores: alguns vírus da família coronavírus
- maior: pandoravirus
- Capsídeo pode agir como fator limitante para o tamanho do genoma
- Não existem evidências que genomas maiores ou menores possuem alguma
vantagem um sobre o outro
- vírus grandes possuem uma maior diversidade gênica = podem
“escapar” de algumas restrições bioquímicas impostas pelas
células do hospedeiro; por outro lado, haverá a necessidade de
construir uma partícula muito maior -> abandonam simetria icosaédrica
- Maiores genomas de RNA -> mais mutações -> valor adaptativo
Análi�� ��néti�� �� víru�
- Métodos clássicos
- Recombinação: células eram co infectadas com dois mutantes e a
frequência de recombinação é calculada
- Reassortment: detecção de mutações em trechos específicos do
DNA
- Complementação: habilidade dos produtos gênicos de dois diferentes
mutantes virais interagirem funcionalmente na mesma célula,
permitindo a reprodução viral; se os vírus tiveram mutações em
genes diferentes, a reprodução ocorre. Se a mutação for no
mesmo gene, a reprodução não ocorre.
- Técnicas de biotecnologia
- DNA recombinante -> introdução de mutações
- Vírus de DNA: métodos baseados na infectividade do DNA viral;
clonagem em vetores plasmidiais;
- Vírus de RNA
- Análise de reversão
- mudanças fenotípicas causadas por mutação podem ser revertidas de
algumas maneiras -> mudando a sequência mutada para a sequência
selvagem ou fazendo outra mutação em um segundo sítio, seja no
mesmo gene ou em diferentes genes (supressão ou pseudoreversão)
- interferencia de RNA (RNAi): siRNAs -> complementares a pequenas
regioes do mRNA -> redução da produção de proteinas
- Edição genica com CRISPR-Cas9
- Vetores virais: virus recombinantes carregando genes podem infectar
células e facilitar a geração de determinada população celular (introdução do
DNA desejado em células do paciente, por exemplo).; retrovírus são
potenciais pois integram uma cópia do dsDNA no genoma da célula
hospedeira -> podem ser entregados a células específicas utilizando para
isso proteínas no envelope viral.