Estrutura e Replicação Viral

Prévia do material em texto

Aula 4 P2 24/05 Carlla Alessandra MED103 
Virologia 
 
 Os vírus são os menores agentes infecciosos e contêm apenas um tipo de ácido nucléico (RNA ou 
DNA) como genoma. 
 A forma infecciosa é denominada vírion – material genético envolto por uma capa proteica; 
 Genoma viral contém informações insuficientes para garantir a sua replicação de forma 
independente, necessitando de células para a sua reprodução; 
 Os vírus são inertes no ambiente extracelular, replicam-se apenas em células vivas, sendo parasitos 
em nível genético. 
 Sempre vai necessitar de uma célula hospedeira para se replicar, eles utilizam a maquinaria 
metabólica (enzimas) codificada pela célula hospedeira para produção de estruturas e material 
genético viral; 
 Na ausência de uma célula onde possam se multiplicar o vírus não existe; 
 Vírus estão entre os “microrganismos“ mais numerosos do planeta, infectando todos os tipos de 
organismos celulares (animais, plantas, bactérias, humanos...) 
 Os vírus se reproduzem independente do cromossoma de uma célula, mas não independentemente 
de uma célula, pois o material genético do vírus se sobrepõe sobre o da célula hospedeira. O ácido 
nucléico viral contêm a informação necessária para programar a célula infectada do hospedeiro para 
sintetizar macromoléculas específicas dos vírus necessárias a produção da progênie viral. 
 
O vírus se apresentam de 2 formas- extra e intracelular: 
Extracelular: 
 Forma diminuta, contendo ácido nucléico envolto por proteínas e outras macromoléculas (variando 
de acordo com o vírus); 
 Nesta forma a partícula viral ou vírion é metabolicamente inerte (sem funções de respiração e 
biossíntese); 
 Função: transportar a partícula viral para outras células onde o material genético viral poderá ser 
introduzido. 
 
Intracelular: 
 No interior da célula hospedeira o estado intracelular é ativado; 
 Neste estado ocorre a replicação viral. 
*Novas cópias do genoma viral são produzidas e os componentes que formam o envoltório viral são 
sintetizados. 
 
 
Apesar da diversidade da estrutura genômica (DNA/RNA), os vírus obedecem ao Dogma Central da Biologia 
Molecular Toda informação genética flui do ácido nucléico para a proteína (Formação de RNAm que serão 
traduzidos pelos Ribossomos). 
 
Estrutura do vírion: 
 Variam de tamanho, forma e composição; 
 
 Genomas virais são bem menores que o genoma da maioria das células; 
Curiosamente as bactérias que apresentam genomas pequenos (Micoplasma spp.) são parasitas 
intracelulares obrigatórios. 
 O ácido nucléico está sempre localizado no interior da partícula viral e é envolto por uma capa 
proteica denominada capsídeo. 
 Capsídeo é formado por um número variável de moléculas proteicas individuais denominadas 
subunidades estruturais, organizadas ao redor do ácido nucléico em um padrão altamente 
repetitivo e preciso; Ao conjunto destas subunidades estruturais dá-se o nome de Capsômeros 
(estrutura viral observada em Microscopia eletrônica); 
 O capsídeo envolve e estabiliza o ácido nucléico viral, protegendo-o do ambiente extracelular, bem 
como facilitando a fixação e penetração do vírus ao entrar em contato com novas células 
suscetíveis. 
Complexo formado pelo ácido nucléico e proteínas organizado 
como partícula viral é denominado nucleocapsídeo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os nucleocapsídeos são organizados de forma simétrica, dois tipos de simetria são conhecidos de acordo 
com a forma da partícula viral: 
 Cilíndrica - simetria helicoidal 
 Esférica – simetria icosaédrica 
 
Helicoidal- subunidades proteicas idênticas arranjadas como uma hélice; 
O comprimento dos vírus helicoidais é determinado pelo comprimento do ácido nucleico e a largura da 
partícula viral depende do tipo de empacotamento. 
Icosaédrica- forma ligeiramente arredondada, contendo 20 faces, corresponde ao arranjo mais eficiente, 
pois utiliza o menos número de unidades para ser construído. 
 
Vírus complexos: 
São compostos por várias partes separadas, cada uma com uma forma e simetria distinta; 
 Ex: Vírus de bactérias ou Bacteriófagos (cabeça icosaédrica e cauda helicoidal). 
 
Alguns vírus são chamados de envelopados (não são todos que apresentam essa característica) 
 Estruturas membranosas complexas que circundam o nucleocapsídeo; 
 Envelope viral consiste em uma bicamada lipídica, contendo proteínas, geralmente glicoproteínas; 
 Os lipídeos de membrana tem origem na célula hospedeira e as proteínas são codificadas pelos 
próprios vírus. 
 O envelope é adquirido durante a maturação do vírus por um processo de brotamento através da 
membrana celular; 
 Vírus que não apresentam envelope são chamados nus. 
 
Alguns vírus apresentam enzimas que desempenham importantes papéis no processo de infecção e 
replicação da partícula viral no interior da célula hospedeira. 
 A lisozima pode estar presente em alguns vírus. É encontrado principalmente nos bacteriófagos ; 
 cria um poro na parede celular das bactérias permitindo a entrada do material genético, e na fase 
tardia da infecção é produzida em maior quantidade permitindo a liberação dos novos vírions 
formados 
 
 Transcriptase Reversa: Encontrada em Retrovírus – são vírus RNA que utilizam essa enzima (DNA 
polimerase RNA dependente) para se replicarem no interior da célula hospedeira sob a forma de um 
intermediário do DNA . 
 
 
neuroaminidases: Encontrada em vírus que infectam animais – clivam as ligações glicosídicas de 
glicoproteínas e glicolipídeos presente nos tecidos conectivos das células animais auxiliando na liberação dos 
vírus. 
 
Replicação viral 
Características Gerais: 
• O vírus deve induzir a célula hospedeira viva a sintetizar todos os componentes essenciais, necessários a 
produção de novas partículas virais; 
• Os componentes devem ser montados e organizados corretamente e os novos vírions devem escapar das 
células para infectar outras. 
• Não são todas as células que aceitam, o sistema imunológico pode dificultar o processo. Não é garantido 
que ocorra a replicação. 
 
Etapas gerais: 
1. Ligação (adsorção) do vírion em uma célula hospedeira; 
2. Penetração ou injeção do vírion ou do ácido nucléico; 
3. Desnudamento separação física do ácido nucleico viral dos demais componentes estruturais do vírion; 
4. Síntese de ácidos nucléicos e de proteínas (ocorre em dois estágios); 
 a) Estágio precoce da infecção: Foco na síntese de 9material genético)ácidos nucleicos e de proteínas 
virais. 
 b) Estágio tardio da infecção: Síntese de proteínas estruturais que correspondem as subunidades do 
envoltório viral. 
5. Montagem das subunidades estruturais (e dos componentes de membrana, em caso de vírus 
envelopados), além do empacotamento do ácido nucleico – formação das novas partículas virais; 
6. Liberação do vírion maduro pela célula. 
 
Ex: vírus influenza 
1- reconhecimento da ptn viral com a célula hospedeira. 2- vírus penetra por endocitose (precisa ser 
desnudado/despido, para expor seu material genético). 3-desnudamento, que é a retirada do envoltório 
(membrana, envelope, capsídeo), assim o material vai para o núcleo da célula hospedeira. 4-no citoplasma 
ocorre a tradução. 5-As proteínas migram para uma área especifica da célula hospedeira, essa migração 
permite que ela faça a orientação de onde as partículas virais irão sair da célula. 6- liberação da célula hosp., 
quando ele sai por brotamento, ele sai carreando todas as proteínas virais que foram produzidas associadas 
a membrana da célula hospedeira, formando a membrana. 
 
 
 
Ligação ou adsorção 
 Lembrar do processo chave-fechadura. A interação do vírus – célula hospedeira apresenta alta 
especificidade; isso garante que nem toda célula vai ser infectada por um vírus, devido a 
especificidade. 
 Esta especificidade se dá pela etapa de ligação; 
 A partícula viral (nua ou envelopada) possui proteínasque interagem com os componentes da 
superfície das células hospedeiras; 
 Esses receptores podem ser proteínas, carboidratos, glicoproteínas, lipídeos, lipoproteínas, aos quais 
os vírions se ligam. 
 Os receptores sinalizam quais células serão suscetíveis a infecção; 
 Dessa forma, a variedade de hospedeiros para determinado vírus pode ser ampla ou extremamente 
limitada; 
 Na ausência de um receptor o vírus é incapaz de se adsorver, ou seja, de penetrar na célula- sendo 
incapaz de promover a infecção; 
 Se o sítio receptor for alterado a célula hospedeira poderá tornar-se resistente a infecção pelo vírus. 
 
Penetração 
 A ligação do vírus na célula hospedeira promove alterações no vírus/ e ou na célula, que culminam 
na penetração viral; 
 A penetração pode ser por endocitose, penetração direta (entra só o material genético. ex: 
bacteriófagos) da partícula viral pela membrana ou fusão do envelope do vírion com a membrana; 
 Como os vírus se replicam no interior da célula hospedeira, dependendo do vírus, pelo menos o 
material genético deverá penetrar na célula hospedeira; 
 Apenas a ligação e a penetração não garantem a multiplicação viral; 
 A informação contida no genoma viral precisa ser decodificada – células permissivas – permitem a 
multiplicação viral – infecções produtivas. 
 Vírus envelopados: entram na célula por 2 formas: 
a) Etapa de desnudamento na membrana celular da célula hospedeira (fusão); 
b) O vírion inteiro penetra na célula por endocitose e posteriormente é desnudado total ou 
parcialmente de modo que o genoma tenha acesso a célula e a replicação ocorra. O 
desnudamento pode ocorrer no citoplasma ou ainda na membrana nuclear. 
 
Multiplicação: Produção do ácido nucléico e das proteínas virais. 
 Para que a multiplicação viral ocorra são necessárias a replicação de novas cópias do genoma viral e 
a síntese de proteínas pelos vírus; 
 Para que ocorra a síntese de proteínas é necessário a presença de um RNAm específico do vírus; 
 Para que a produção aconteça vai depender então do tipo de material genético que o vírus possui; 
 
Proteínas virais: 
 A partir da produção de RNAm as proteínas virais (enzimas e subunidades estruturais) podem ser 
sintetizadas; 
 Ocorre de duas categorias: 
a) Proteínas precoces – necessárias para a replicação do ácido nucléico viral. 
b) Proteínas tardias – sintetizadas posteriormente relacionadas com as proteínas da capa viral. 
 De maneira geral tanto o tempo de aparecimento como a quantidade de proteínas virais são 
reguladas; 
 As proteínas precoces correspondem a enzimas que por atuarem como catalisadores, são 
produzidas em menor quantidade, já as proteínas tardias, geralmente estruturais são produzidas 
em maior quantidade; 
 A síntese dos produtos do hospedeiro podem ser paralisadas totalmente ou ocorrerem de forma 
paralela a síntese viral. Depende das características do vírus e da célula. 
 
Morfogênese e liberação: após a formação do material genético e das proteínas 
 Os genomas virais recém sintetizados e polipeptídeos do capsídeo unem-se para formar a progênie 
viral (montagem/empacotamento); 
 Os vírus nus acumulam-se em células infectadas, as quais eventualmente sofrem um processo de lise 
e liberam as partículas virais; 
 Os vírus envelopados amadurecem por um processo de brotamento. As glicoproteínas do envelope 
específica dos vírus são introduzidas nas membranas celulares, e em seguida os nucleocapsídeos 
virais brotam através da membrana nesses locais modificados, e ao fazê-los adquirem o envelope. 
Os vírus envelopados não são infeciosos até adquirirem o mesmo. 
 
Nesse esquema, o vírus possui envelope. Nesse caso o vírus entra na célula pela fusão do envelope com a 
membrana da célula hosp., entrando seu nucleocapsideo. Para expor seu material genético ocorre o 
desnudamento, com a retirada do nucleocapsideo. O material exposto vai ao núcleo e começa o processo de 
replicação, transcrição, produção de diferentes componentes- biossíntese, logo após ocorre o 
empacotamento. As proteínas migram para a superfície da membrana das células hospedeiras. Ao final ele 
adquire o envelope, dessa formas as ptns virais que atuam no reconhecimento de infecção irão se aderir a 
ele. 
 
 
Diversidade viral 
Eles podem infectar bactérias, animais, plantas... 
 
Diferenças entre procariotos e eucariotos que afetam a multiplicação viral: Enquanto o hospedeiro para 
um bacteriófago é uma célula procariota, os vírus de animais possuem como hospedeiros células eucariotas 
e as diferenças entre estas células são responsáveis por algumas estratégias diferenciadas durante a 
replicação viral. 
 
Presença de parede celular em bactérias- diferença na ligação e penetração 
 Na maioria dos vírus de bactérias apenas o material genético viral e algumas proteínas penetram 
na célula; 
 Vírus de animais o vírion completo ou no mínimo o nucleocapsídeo penetra no citoplasma da 
célula hospedeira por endocitose, sendo desnudado depois. 
 
Diferença nas etapas de replicação do material genético em bactérias e células animais: 
 As bactérias não apresentam compartimentalização dos processos de biossíntese (núcleo). 
Transcrição e tradução ocorrem no citoplasma e de forma simultânea. 
 Em células animais, estas etapas são compartimentalizadas – replicação e transcrição ocorrem no 
núcleo e tradução no citoplasma 
 
Consequências da infecção viral em células animais 
 Infecção lítica – resulta na destruição da célula hospedeira; 
 Infecções persistentes – vírus envelopados são liberados por brotamento da célula hospedeira, não 
há lise da célula hospedeira, sendo assim a célula continua a produzir partículas virais; 
 Infecções latentes – ocorre um intervalo de tempo a infecção pelo vírus e o aparecimento dos 
sintomas. Ex: herpes 
 Formação de células tumorais (câncer) pela alteração na composição da célula hospedeira levando 
ao crescimento celular descontrolado.