Replicação viral- classes de Baltimore

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Samara Pires- MED25 
Bases da Microbiologia 
Vírus e replicação viral 
1. Introdução à virologia 
● Vírus significa veneno, pois, no século XIX, Pasteur designava os causadores                     
das doenças como venenos. 
● O primeiro registro de infecção viral é do Antigo Egito → 3700 a.C. 
● Em 1892 → Dimitri demonstrou que extratos de plantas com a doença do                         
tabaco poderiam transmitir para outras plantas mesmo após a passagem                   
por filtros muito pequenos que podiam reter as bactérias. 
● Propriedades gerais 
- Agentes infecciosos causadores de doenças em humanos, em animais e em                     
plantas; 
- Genoma constituído de DNA ou de RNA; 
- Parasita intracelular que depende de um hospedeiro para ter atividade                   
celular → a síntese dos componentes virais utiliza a maquinaria celular; 
- Não são capazes de crescer independentemente em meios de cultura                   
artificiais, pois só replicam em células animais, vegetais ou em                   
microrganismos. 
- Estão entre os menores agentes infecciosos → 18 a 300 nm. São visualizados                         
por microscopia eletrônica. Somente os poxvírus, como o vírus da vacínia,                     
que têm dimensões de 300 nm, podendo ser visualizados por microscopia                     
óptica. 
● Composição dos vírus 
- O vírion é o nome da partícula viral completa e infecciosa. Nem todas são                           
infecciosas, pois a maioria é defeituosa. 
- O nucleocapsídeo é composto por material genético (DNA ou RNA), o qual é                         
empacotado em uma estrutura proteica chamada de capsídeo ou cápside.                   
Esse material genético pode estar ligado a outras proteínas e enzimas ou                       
não. 
- Quando o vírus apresenta apenas o nucleocapsídeo → vírus nu. 
- Quando o vírus apresenta o nucleocapsídeo + membrana e glicoproteínas →                     
vírus envelopado (com envelope ou envoltório). 
● Capsídeo 
- Composto por proteínas (subunidades proteicas denominadas capsômeros,             
as quais são formadas por outras subunidades chamadas de protômeros); 
- Simetria do capsídeo: icosaédrico (face triangular e aspecto de esfera),                   
helicoidal (ex.: vírus do mosaico do tabaco, de RNA), complexo (não tem                       
simetria, é o caso dos bacteriófagos); 
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- Estrutura rígida e resistente a ressecamento, a detergentes e ao ácido; 
- Liberado da célula por lise; 
- Consequências do vírus ser formado apenas pelo capsídeo: disseminado                 
facilmente (fômites, mão, poeira, perdigotos), pode ressecar e manter a                   
infectividade, pode sobreviver às condições adversas do intestino, podem                 
resistir a fracos tratamentos de esgoto e os anticorpos podem ser suficientes                       
para imunoproteção. 
 
● Envelope viral: por fora do capsídeo 
- Estrutura complexa formada a partir de componentes da membrana do                   
hospedeiro → membrana formada por lipídios, proteínas e glicoproteínas; 
- Propriedades: vírus torna-se instável com envelope, por isso aquele sem                   
envelope é mais resistente ao calor, ao ácido, ao ressecamento, etc. Pode ser                         
liberado da célula por brotamento e pela lise; 
- Bicamada de lipídios (provenientes da célula do hospedeiro) e de proteínas                     
(codificadas pelos vírus, sendo a maior parte glicoproteínas). Vírus                 
envelopados diferentes cultivados no mesmo tipo de célula são muito                   
semelhantes na composição lipídica; 
- As glicoproteínas são importantes para o reconhecimento imune, para as                   
VAPs (partículas de adesão viral), como receptores de Fc (fração de                     
cristalização do anticorpo) e de C3d (fração do complemento) e podem atuar                       
na fusão da membrana (alguns vírus podem fundir duas membranas                   
adjacentes para se proteger do reconhecimento do sistema imune,                 
formando células multinucleadas); 
- O vírus do herpes simples é icosaédrico no capsídeo e seu envelope fica em                           
volta; 
- Consequências do vírus envelopado: deve permanecer úmido (transmissão               
por aerossóis em grandes gotas, transplantes, transfusões), não pode                 
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sobreviver às condições adversas do intestino, não precisa matar a célula                     
para se disseminar (sai por brotamento), desencadeia hipersensibilidade e                 
inflamação. 
● Ácido nucleico 
- DNA: duplo (ds= double stranded), simples (ss= single stranded), linear,                   
circular; 
- RNA: duplo, simples, linear, circular, sentido de polaridade positiva (o RNA                     
tem o mesmo sentido do RNAm, então já funciona como um na síntese                         
proteica), sentido de polaridade negativa (necessidade de produção de                 
RNAm para ser traduzido nos ribossomos) ou segmentado (em pedaços,                   
como o vírus Influenza); 
Obs.: genomas cujos RNA de fita simples têm a mesma polaridade do RNA                         
mensageiro podem ser traduzidos diretamente nos ribossomos. Ex.: poliovírus e                   
retrovírus (estes entram na célula e são processados para DNA). 
- Alguns possuem enzimas juntamente com os ácidos nucleicos. Ex.: o                   
retrovírus precisa da transcriptase reversa, a qual já precisa estar pronta no                       
momento da infecção. Alguns bacteriófagos possuem uma lisozima. 
 
2. Replicação viral 
● Adsorção → penetração → desnudamento → replicação → maturação →                   
liberação. 
● Adsorção ​: contato íntimo entre o vírus e a célula do hospedeiro por meio de                           
um mecanismo de chave-fechadura (especificidade celular) → a proteína de                   
ligação do vírus (antirreceptor) liga-se ao receptor celular. Por isso, os vírus                       
infectam tecidos específicos do organismo, dependendo do receptor. 
- Vírus envelopados possuem glicoproteínas VAPs no seu envelope como                 
antirreceptores, as quais se projetam como ​espículas​; 
- Vírus nus têm as proteínas do próprio capsídeo como antirreceptores →                     
podem formar depressões (​canyon​) ou projeções de ​fibras​; 
- Os receptores celulares podem ser proteínas, lipídios ou polissacarídeos; 
- Algumas células precisam de um co-receptor na célula além do receptor,                     
como o HIV: o CD4 é seu receptor e seu co-receptor é o CCR5 ou CXC. 
- A adição de cátions ao meio promove adsorção máxima de muitos vírus,                       
como poliovírus, adenovírus e influenza. 
● Penetração 
- Endocitose: vírus são englobados em uma vesícula endocítica e depois saem                     
dela, liberando ácido nucleico. Ocorre com a maior parte dos vírus nus. 
- Fusão de envelope viral: ocorre mais com os vírus envelopados, pois o lipídio                         
do envelope já é proveniente da membrana plasmática, enquanto a parte                     
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proteica é viral. Então, o vírus deixa seu envelope ao se fundir e depois                           
retorna a ele. 
- Translocação: o vírus inteiro liga-se a um receptor e é translocado inteiro                       
para dentro da célula hospedeira. Obs.: mecanismo raro. 
 
- Injeção do ácido nucleico: os bacteriófagos, por exemplo, injetam seu ácido                     
nucleico no interior da célula. Existem proteínas no capsídeo que liberam                     
resíduos hidrofóbicos, interagem com a membrana e formam poros (canais)                   
para a passagem do material genético. 
Obs.: após a adsorção, existe um tempo em que não há aumento do número departículas virais infecciosas: é o período de latência ou eclipse.  
● Desnudamento ou desencapsidação​: separação das proteínas do capsídeo e                 
a liberação do genoma viral no citoplasma ou no núcleo. Os vírus de DNA                           
(exceção do Poxvírus) são transferidos para o núcleo da célula, já os de RNA                           
geralmente vão para o citoplasma. 
Obs.: como os Poxvírus são de DNA e se multiplicam no citoplasma, eles precisam                           
de uma RNA polimerase- DNA dependente, já que a enzima celular equivalente não                         
é encontrada fora do núcleo da célula. 
● Síntese dos componentes virais​: replicação do ácido nucleico e síntese de                     
proteínas virais (enzimas associadas ao genoma, proteínas do capsídeo,                 
glicoproteínas do envelope). 
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● Classificação de Baltimore ​: divide os vírus de acordo com o tipo de material                         
genético e a forma de replicação. Segundo Baltimore, todos os vírus da                       
classificação são capazes de gerar, a partir do seu genoma, RNAm de                       
polaridade positiva para produzirem proteínas e replicarem seus genomas. 
- Tipo I: DNA de dupla fita. Ex.: Herpesvirus, Poxvirus; 
- Tipo II: DNA de fita simples de polaridade positiva. Ex.: Parvovirus; 
- Tipo III: RNA de dupla fita. Ex.: Reovirus; 
- Tipo IV: RNA de fita simples de polaridade positiva. Ex.: Flavivírus,                     
Picornavírus; 
- Tipo V: RNA de fita simples de polaridade negativa. Ex.: Orthomixovirus,                     
Rabdovírus; 
- Tipo VI: RNA de fita simples de polaridade positiva com um ciclo                       
intermediário de replicação do DNA. Ex.: Retrovirus; 
- Tipo VII: DNA de fita dupla com intermediário de RNA. Ex.: Hepadnavirus                       
(hepatite B) ou retrovírus de DNA.  
 
● Montagem ​: cada parte possui estruturas de reconhecimento que promovem                 
a interação para a formação final do vírus. 
- Vírus de DNA é montado no núcleo; vírus de RNA e poxvírus são montados                           
no citoplasma; 
Obs.: vírus que possuem DNA como material genético, similar às células, podem                       
empregar diretamente a maquinaria celular para transcrição de seus genes,                   
replicação e reparo de DNA. Já os vírus de RNA devem conter ou sintetizar enzimas                             
próprias para serem processados, como RNA transcriptases e replicases.  
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- Alguns formam procapsídeos que, depois, são preenchidos com o genoma;                   
outros formam o capsídeo ao redor do genoma; 
- Nos vírus envelopados, as glicoproteínas do envelope são transferidas para a                     
membrana (citoplasmática, complexo de Golgi, retículo endoplasmático).             
Nesse processo, as chamadas proteínas matriz são importantes, porque                 
mediam o alinhamento do nucleocápside abaixo das regiões da membrana                   
molecular modificadas pelo vírus; 
- Cerca de 90 a 99% das partículas virais são defeituosas (somente 1 a 9% são                             
vírions). 
● Liberação 
- Por lise celular: caso dos vírus nus (comum em fagos virulentos); 
- Por brotamento: os vírus saem pela membrana citoplasmática brotando dela                   
(evaginação) ou, caso essa membrana seja proveniente de uma organela                   
interna, ocorre exocitose com lise. 
 
3. Replicação viral da classe I de Baltimore 
● Vírus de DNA de dupla fita; 
● Vírus entra → núcleo → DNA é transcrito formando um ​RNAm precoce (para                         
a produção de proteínas não estruturais, isto é, que vão atuar no processo                         
de replicação) → simultaneamente, o DNA do vírus é transcrito em ​RNAm                       
tardio ​(para a produção de proteínas estruturais, como as do envelope). 
 
Obs.: as proteínas precoces geralmente atuam na própria replicação e transcrição                     
do ácido nucleico viral ou fatores que atuam sobre o metabolismo celular,                       
modificando-o para favorecer a síntese de componentes virais. 
Obs.2: alguns grupos de vírus animais cujo DNA é de fita dupla integram seu                           
genoma ao genoma celular, formando o provírus (análogo ao profago) → infecção                       
latente → o vírus replica quando a célula o faz. 
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4. Replicação viral da classe II de Baltimore 
● Vírus de DNA de fita simples; 
● Vírus entra → núcleo → enzimas celulares reparam o DNA para formar uma                         
molécula de fita dupla por complementaridade de bases → DNA é transcrito                       
formando um RNAm precoce (para a produção de proteínas não estruturais,                     
isto é, que vão atuar no processo de replicação) → simultaneamente, o DNA                         
do vírus é transcrito em RNAm tardio (para a produção de proteínas                       
estruturais, como as do envelope) → transformação do DNA de fita dupla em                         
fita simples. 
 
5. Replicação viral da classe III de Baltimore 
● Vírus de RNA de fita dupla: precisa da enzima RNA polimerase-RNA                     
dependente para transcrever RNA em RNAm; 
● Vírus entra → citoplasma → RNAm precoce (não estruturais) e tardia                     
(estruturais) simultâneas: transcrição e tradução → partículas subvirais de                 
RNAm são transformadas em RNA de dupla fita pelas enzimas não                     
estruturais → partícula viral madura. 
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6. Replicação viral da classe IV de Baltimore 
● Vírus de RNA⁺ fita simples; 
● Vírus entra → citoplasma → nem precisa de transcrição, mas sim apenas de                         
tradução, pois a fita do vírus já pode ser transcrita → poliproteína precursora                         
→ proteínas estruturais (capsídeo) e não estruturais (fazem cópias do                   
genoma). 
 
7. Replicação viral da classe V de Baltimore 
● Vírus de RNA⁻ fita simples: precisa da enzima RNA polimerase-RNA                   
dependente para transcrever RNA em RNAm; 
● Vírus entra → citoplasma → transcrição do RNA de polaridade negativa em                       
RNAm (polaridade positiva) → tradução → proteínas estruturais (capsídeo) e                   
não estruturais (fazem a replicação do RNA). 
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8. Replicação viral da classe VI de Baltimore 
● Vírus de RNA⁺ fita simples com transcriptase reversa (passa por um estágio                       
de DNA): precisa da enzima RNA polimerase RNA dependente para                   
transcrever RNA em RNAm; 
● Vírus entra → citoplasma → transcriptase reversa viral transcreve o RNA em                       
DNA de fita simples, que depois torna-se fita dupla → vai para o núcleo → ​o                             
DNA do vírus pode se integrar ao DNA da célula ou pode ser transcrito →                             
RNAm → proteínas estruturais + formação do genoma do vírus, que já é                         
RNA⁺ fita simples. 
 
9. Replicação viral da classe VII de Baltimore 
● Vírus de DNA de fita dupla com RNA intermediário; 
● Vírus entra → núcleo → reparo do DNA → transcrição em RNA genômico e                           
subgenômico → o primeiro atua como genoma e o segundo é traduzido em                         
proteínas estruturais e não estruturais. O RNA genômico se associa à                     
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transcriptase reversa para formar os procapsídeos e, nesse capsídeo, ela                   
converte o RNA genômico em DNA de fita dupla. 
 
10. Agentes subvirais 
● Possuem algumas características de vírus, mas são mais simples; 
● Viroides ​: formados por RNA simples de fita circular, não têm codificação de                       
proteínas(dependem 100% da célula hospedeira) nem capsídeo, infectam                 
plantas; 
● Príons ​: são proteínas infecciosas → provocam doenças neurodegenerativas               
de progressão lenta (ex.: vaca louca, doença de Creutzfeldt-Jakob e de kuru).                       
O gene que codifica a proteína anormal (versão PrPsc) está localizado num                       
cromossomo que, acredita-se, esteja envolvido na regulação da morte                 
celular.