Classificação, estrutura e replicação viral

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Samara Pires- MED25
Base� d� Microbiologi�
Vírus: classificação, estrutura e replicação (Murray 8 ed. cap. 36)
1. Vírus
● Reprodução acontece pela montagem dos componentes individuais, e não
por fissão binária;
● Os vírus não são vivos, são parasitas intracelulares obrigatórios e não podem
produzir proteínas fora da célula hospedeira nem replicar o genoma;
● Podem ser de RNA ou de DNA, mas não de ambos.
- O DNA pode ser de fita dupla ou simples, linear ou circular;
- O RNA pode ser de sentido positivo (ex.: RNAm) ou de sentido negativo, de
dupla fita (+/-) ou de duplo sentido (regiões + e - de RNA ligadas de
extremidade a extremidade), pode ser segmentado em pedaços (ex.: vírus da
Influenza A, da família dos ortomixovírus).
2. Classificação dos vírus
● Picornavírus → pequeno RNA;
● Togavírus → envelope de membrana que envolve o vírus;
● Retrovírus → síntese de DNA dirigida pelo vírus a partir de um molde de RNA;
3. Estrutura do vírion
● Os vírus clinicamente importantes variam de 18 a 300 nm;
● Vírion → genoma de ácido nucleico empacotado numa cobertura proteica
(capsídeo) ou numa membrana (envelope);
- As proteínas do capsídeo podem se associar ao genoma para formar um
nucleocapsídeo, que pode ser o mesmo do vírion ou envolto por um envelope.
- Capsídeo: fornece proteção a severas condições ambientais → secagem,
ácido, detergentes (ex.: ácido e bile do trato gastrintestinal);
→ Subunidades individuais se associam em protômeros e capsômeros até
montar um procapsídeo ou capsídeo reconhecível;
→ Vírus pequenos, como os picornavírus e os parvovírus, apresentam
capsídeos icosaédricos, formados por 12 capsômeros em simetria de
pentâmero.
- Envelope: membrana composta por lipídios, proteínas e glicoproteínas
prontamente rompida por ressecamento, condições ácidas, detergentes e
solventes, como éter. Vírus envelopados devem permanecer úmidos e
geralmente são transmitidos em fluidos, perdigotos, sangue e tecidos;
→ Constituição semelhante à das membranas celulares, no entanto
raramente são encontradas proteínas no envelope viral;
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→ A maioria dos vírus envelopados é redonda ou pleomórfica (exceção:
poxvírus e rabdovírus, que têm formato de uma bala de fogo);
→ Todos os vírus de RNA são envelopados. A RNA polimerase viral
RNA-dependente associa-se ao genoma de RNA dos vírus para formar
nucleocapsídeos helicoidais, garantindo a liberação dentro da célula.
→ O envelope contém espículas que consistem em duas ou três subunidades
de glicoproteína ancoradas ao capsídeo icosaédrico do vírion. Isso permite a
adesão e o molde do envelope.
- A proteína de fixação viral (VAP) está na superfície do capsídeo ou do
envelope e medeia a interação do vírus com a célula-alvo → a remoção ou
rompimento dessa estrutura inativa o vírus;
→ As VAPs que se ligam aos eritrócitos são denominadas hemaglutininas
(HA). A HA do Influenza A liga-se aos receptores de ácido siálico na célula
alvo;
→ As VAPs (glicoproteínas) exercem papel importante como antígenos que
desencadeiam imunidade protetora.
4. Replicação viral
Etapas da replicação viral:
● Reconhecimento da célula-alvo;
● Fixação;
- Essas duas etapas envolvem a ligação das VAPs ou de estruturas na
superfície do capsídeo do vírion aos receptores na célula (podem ser
proteínas ou carboidratos em glicoproteínas ou glicolipídeos). A sensibilidade
da célula-alvo define o tropismo tecidual (ex.: vírus linfotrópico);
- Picornavírus apresentam um cânion em sua superfície, que serve como um
buraco de fechadura para a inserção de uma molécula da superfície celular.
● Penetração;
- Pode ser por endocitose, por penetração direta (deslizamento favorecido por
estruturas hidrofóbicas), por fusão célula-célula, formando células gigantes
multinucleadas (sincícios), como os herpes-vírus e os retrovírus fazem.
● Desencapsidação;
- O genoma dos vírus de DNA, exceto o dos poxvírus, deve ser transferido para
o núcleo, enquanto a maioria dos vírus de RNA permanece no citoplasma
para transcrever RNAm (exceto ortomixovírus e retrovírus);
- Os vírus de RNA devem codificar as enzimas necessárias para a transcrição
e replicação, uma vez que a célula não tem meios de replicar RNA;
- Os vírus envelopados são desencapsidados pela fusão com as membranas
das células.
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● Síntese macromolecular:
- Síntese do RNAm inicial e proteínas não estruturais (genes para enzimas e
proteínas de ligação ao ácido nucleico);
- Replicação do genoma;
- Síntese do RNAm final e de proteínas estruturais;
- Modificação pós-traducional das proteínas: fosforilação, glicosilação, acilação
ou sulfatação.
Obs.: em geral, o RNAm para proteínas não estruturais é transcrito primeiro
(produtos precoces, como enzimas e proteínas de ligação ao DNA). Já os genes
virais tardios codificam proteínas estruturais e outras.
TIPOS DE MATERIAL GENÉTICO E REPLICAÇÃO DO GENOMA
- O DNA de dupla fita usa o maquinário do hospedeiro no núcleo (exceto os
poxvírus) para criar um RNAm, que é traduzido em proteínas pelos
ribossomos da célula hospedeira. O DNA de fita simples é convertido em
dupla fita e replica-se como tal;
- O RNA(+) lembra um RNAm que se liga aos ribossomos para criar uma
poliproteína que é clivada em proteínas individuais;
- O RNA(-) é transcrito em RNAm e em um molde de RNA (+) por meio da ação
de uma RNA polimerase carregada no vírion. O molde de RNA (+) pode gerar
uma progênie de genoma RNA(-) novamente;
- O RNA de dupla fita age como um RNA (-), cujas fitas são transcritas em
RNAm por uma RNA polimerase do vírion. Novos RNA(+) tornam-se
encapsidados e as fitas RNA (-) são feitas no interior do capsídeo;
- Os retrovírus são RNA (+) que são convertidos em DNA complementar pela
transcriptase reversa do vírion e, então, o DNAc chega ao núcleo do
hospedeiro para produzir RNAm e proteínas.
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Obs.: a maioria dos vírus de DNA usa a RNA polimerase II DNA-dependente que
está na célula (isto é, produz RNAm a partir de DNA).
VÍRUS DE DNA
- Ocorre no núcleo, com exceção dos poxvírus, pois o DNA viral assemelha-se
ao DNA do hospedeiro quanto à transcrição e à replicação;
- As DNA polimerases requerem um primer (iniciador) para replicar o genoma
viral
- Utiliza as polimerases e outras enzimas do hospedeiro;
- A síntese de DNA viral é semiconservativa;
- As principais limitações para a replicação de um vírus de DNA incluem a
disponibilidade de substratos de DNA polimerase e desoxirribonucleotídeos.
Por isso, as células não podem estar em repouso, já que nesse estágio não há
quantidades suficientes da enzima e de desoxitimidina. Os vírus de DNA
maiores são menos dependentes da célula hospedeira, então podem se
replicar mesmo quando a célula não está em crescimento.
- Ex.: papilomavírus, hepadnavírus e poliomavírus são de DNA dupla, já
parvovírus é de fita simples.
VÍRUS DE RNA
- O RNA de fita negativa é um molde para o RNAm;
- O RNA é instável e transitório;
- Os vírus de RNA devem codificar uma RNA polimerase RNA-dependente;
- Os vírus de RNA, exceto o genoma RNA (+), devem levar polimerases como
parte do nucleocapsídeo;
- Todos os vírus de RNA (-) são envelopados;
- Os genomas de RNA de fita positiva agem como RNAm, ligam-se aos
ribossomos e dirigem a síntese proteica. Nos flavivírus, picornavírus,
coronavírus e togavírus, o genoma produz uma poliproteína que é clivada por
proteases celulares virais em proteínas ativas;
- Os genomas virais de RNA de fita negativa requerem a produção de um RNA
de fita positiva pela polimerase viral para agir como molde e gerar mais
cópias do genoma. Além da produção de RNA (+), ocorre a produção de
RNAm.
- Os reovírus possuem um genoma de RNA segmentado e de dupla fita. As
fitas negativas dos segmentos são utilizadas como molde para o RNAm e
também produzem RNA (+), o qual age como um molde para o RNA (-);
- Os retrovírus têm um genoma de RNA de fita positiva e carregam uma
enzima transcriptase reversa (DNA polimerase RNA-dependente)para a
produção de um DNA complementar (DNAc).
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SÍNTESE DE PROTEÍNA VIRAL
- O ribossomo eucariótico liga-se ao RNAm viral e produz apenas uma única
proteína contínua após a tradução. Então, alguns vírus produzem uma
poliproteína gigante e depois clivam, já outros produzem diferentes RNAm
separados para proteínas menores ou proteínas individuais.
● Montagem do vírus;
- A montagem do nucleocapsídeo de DNA ocorre no núcleo e requer
transporte das proteínas do vírion (exceção: poxvírus);
- A montagem dos vírus de RNA e dos poxvírus ocorre no citoplasma;
- Os capsídeos podem ser montados como estruturas vazias (procapsídeos)
para depois serem preenchidos pelo genoma (ex.: picornavírus) ou podem ser
montados em volta do genoma (ex.: retrovírus).
● Brotamento dos vírus envelopados;
- A aquisição do envelope acontece quando o nucleocapsídeo se associa a
regiões que contêm glicoproteínas virais das membranas celulares do
hospedeiro → é o brotamento a partir da membrana plasmática ou de
organelas.
● Liberação dos vírus.
- Pode ser por lise celular, exocitose ou pelo brotamento da membrana
plasmática;
- Os vírus de capsídeo descoberto geralmente são liberados depois da lise
celular.
Obs.: os vírus podem ser liberados para o meio extracelular ou podem ser
transmitidos, bem como o nucleocapsídeo ou o genoma, por meio de pontes
célula-célula, em fusão célula-célula ou verticalmente para as células- filhas,
fazendo com que ele escape da detecção do anticorpo.
A fase tardia começa com o início da replicação do genoma e a síntese
macromolecular viral e procede por meio da montagem e da liberação viral.
● Período de eclipse: começa com a desencapsidação do genoma, pois o vírion
perde sua capacidade infecciosa e sua estrutura identificável. Esse período
termina com a montagem. O período latente coincide com o período de
eclipse, durante o qual um vírus infeccioso extracelular não é identificado.
Resumindo: o período de eclipse é aquele em que vírions completos e infecciosos
não são encontrados ainda na célula.
● Burst size: produção de vírus infecciosos por célula.
5. Genética viral
● As mutações ocorrem espontânea e prontamente nos genomas virais,
criando novas linhagens de vírus;
● A maioria das mutações ou não tem efeito algum, ou é prejudicial ao vírus;
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● Recombinação é o intercâmbio genético entre os vírus ou entre os vírus e o
hospedeiro.