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Estudo dos vírus e príons Características principais dos vírus Não estão classificados nos domínios da vida (não é formado por célula); Incapazes de autorreplicação (parasitas intracelulares obrigatórios; Genoma formado por DNA ou RNA (fita simples ou dupla fita) – 4 possíveis genomas existentes; Ácido nucleico é envolvido por uma cobertura proteica; Envelopados ou não envelopados (nus); 5 etapas básicas no ciclo de replicação; Metabolicamente inertes (há a exceção dos vírus que possuem enzimas que trabalham durante o processo de infecção); Conceito São elementos genéticos que conseguem se replicar apenas no interior de uma célula viva Vírion: estrutura viral completa liberada no ambiente Vírus: termo somente utilizado no momento da infecção Diversidade de hospedeiros → Invertebrados → Vertebrados → Protistas → Plantas → Fungos → Bactérias (bacteriófagos ou fagos) Obs.: na maioria das vezes são específicos para cada espécie. Tamanho dos vírus Estruturas virais – envelope e capsídeo Todo vírus possui o capsídeo, que é uma estrutura proteica que envolve o ácido nucleico. A unidade estrutural proteica do capsídeo é o capsômero. Nucleocapsídeo: ácido nucleico + capsídeo Nem todo vírus possui envelope. Envelope: bicamada lipídica que envolve o nucleocapsídeo proveniente da célula hospedeira. O vírus carrega um pedaço da membrana no momento de sua liberação. Não tem função de membrana citoplasmática. Possui proteínas inseridas, que formam as espículas. Estas são estruturas que reconhecem receptores das células hospedeiras. Morfologia viral Poliédricos: muitas faces Ex.: papiloma vírus humano, os Poliovírus. Helicoidal não envelopado: Material genético abrigado nas fendas dos capsômeros. Helicoidal envelopado: Binários – vírus complexos Possuem 2 morfologias, uma fração poliédrica e uma fração helicoidal Obs.: existe um tubo que faz a conexão do capsídeo com a parte de baixo do vírus, para ser liberado o material genético viral com o acoplamento na célula hospedeira. Fibras da cauda: proteínas que reconhecem receptores na célula bacteriana. Com o reconhecimento sofrem mudança conformacional, retração, que permite que o tubo penetre a célula hospedeira e injete o material genético. Classificação de Baltimore dos Genomas Virais RNAm (-) não pode ser traduzido em proteínas, apenas o RNAm (+) Obs.: classe V é transcrição da fita negativa! Transcriptase reversa: sintetiza DNA a partir de RNA. Fases do ciclo de vida viral – bacteriófagos Bacteriófagos: 1 – Ligação ou adsorção 2 – Penetração do material genético 3 – Biossíntese 4 – Maturação 5 – Liberação Vírus de animais: 1 – Ligação ou adsorção; 2 – Penetração; 3 – Desnudamento (somente em vírus envelopados); 4 – Biossíntese; 5 – Maturação; 6 – Liberação; Etapas de um ciclo de infecção viral Fase eclipse: todas as partículas virais adentraram as células hospedeiras e não podem ser identificadas. Ocorre somente a síntese dos componentes virais Maturação: montagem das partículas virais com posterior liberação. Sistemas de defesa antiviral das bactérias CRISPR; Endonucleases de restrição: clivam (fragmentam) as ligações dentro da cadeia de nucleotídeos do genoma viral. Atuam somente em DNA dupla fita; Obs.: o genoma bacteriano, que também é de DNA dupla fita, é protegido por metilação, impedindo a ligação e ação das endonucleases de restrição. Ciclo lítico do Fago T4 Ciclo lítico: ocorre lise celular Fago T4 possui DNA de dupla fita e genoma de 170kb. Obs.: nesse caso a maturação é por automontagem. As últimas enzimas sintetizadas (tardiamente) são as que enfraquecem a parede celular, gerando a lise celular e liberação. Empacotamento do DNA Fago T4 Ciclo lítico e lisogênico do bacteriófago lambda O ciclo lítico ocorre da mesma forma do Fago t4; Bacteriófago lambda possui DNA dupla fita e genoma de 6,4kb. Prófago: genoma viral inserido no genoma bacteriano. Obs.: no ciclo lisogênico não há formação de novas partículas virais. O ciclo lisogênico pode voltar a ser lítico, nesse momento o DNA viral é excisado do cromossomo bacteriano. Ciclo lítico ou lisogênico? Família de proteínas C: CI, CII e CIII Ciclo lítico: Quando há baixa quantidade de proteína C acumulada no citoplasma da bactéria ocorre a produção elevada da proteína Cro, que começa a se acumular no citoplasma, e no final ocorre lise celular. Ciclo lisogênico: Se houver acumulo de proteínas CI no citoplasma, o gene Cro é reprimido, impedindo a síntese desta. O vírus segue pelo ciclo lisogênico. Obs.: A proteína CII estimula a síntese da CI. A proteína CIII protege a CII de ser degradada por enzimas, pois a proteína CII é sítio alvo de enzimas. Vantagens da lisogenia Célula lisogênica fica imune a infecção pelo mesmo vírus; Conversão fágica: os genes para algumas toxinas estão no genoma viral, com a integração dos genomas e formação do prófago, a bactéria passa a produzir as toxinas. Ex.: toxina botulínica, diftérica, Shiga. Transdução especializada: em caso de infecção viral em uma bactéria e ciclo lisogênico há a formação do prófago. Se ocorrer conversão para o ciclo lítico o DNA viral será excisado, porém “levará” parte do genoma bacteriano no momento do corte. Ao infectar outra bactéria e se inserir no genoma bacteriano (ciclo lisogênico) a bactéria ganha uma nova capacidade de síntese de acordo com o esse gene, que foi trazido de outra bactéria pelo vírus. Este é um mecanismo de Transferência Horizontal de Genes. Ex.: gene gal – beta galactosidase. Multiplicação de vírus animais Adsorção/ ligação: ocorre em proteínas ou glicoproteínas da membrana citoplasmática (receptores). Células animais não possuem parede celular! Penetração: pode ocorrer de 2 formas: → Penetração ocorre por endocitose mediada por receptores. Proteínas do envelope viral reconhecem receptores na membrana citoplasmática das células. Uma cascata de sinalização na célula hospedeira promove o adentramento do vírus. Ex.: retrovírus de suínos → Fusão de membrana: fusão do envelope viral com a membrana citoplasmática. Apenas o capsídeo penetra a célula hospedeira. Ocorre o desnudamento do vírus envelopado. Ex.: Herpervírus. Replicação de um vírus de animal contendo DNA Com o adentramento do vírus, DNA viral é liberado e proteínas do capsídeo são desfeitas. O DNA viral migra pra dentro do núcleo, evitando ser degradado. No núcleo o vírus dirige a maquinaria celular para síntese de componentes virais. A “montagem” dos novos vírus (etapa de maturação) ocorre no núcleo. Os novos vírus são liberados da célula, carregando parte de sua membrana citoplasmática - envelope. Obs.: o vírus sintetiza as espículas, estarão na membrana citoplasmática. Serão carregadas pelo vírus quando ele sair da célula, formando o envelope. Vias de multiplicação de vírus de RNA Primeiras etapas, adsorção, penetração e desnudamento são iguais Vírus de RNA (+) de fita simples: serve como molde para síntese de proteínas do capsídeo e RNA (-). Vírus de RNA (-) de fita simples: A fita de RNA (-) serve de molde para a síntese da fita RNA (+) que sera utilizada para a síntese das proteínas do capsídeo. Obs.: As fitas de RNA (-) são degradas para evitar empacotamento errado. Vírus de dupla fita de RNA: fita de RNA (+) sintetiza proteínas do capsídeo e fita de RNA (-) serve de molde para síntese de novas fitas de RNA (+). Não há degradação de fitas e ambas adentram o capsídeo na maturação. Multiplicação e manutenção de retrovírus Em células animais a inserção do genoma viral no cromossomo da célula hospedeira é denominadapró vírus. Consequências da infecção viral em células animais Ex.: FeLV (vírus da leucemia felina) Transformação celular: ocorre transformação de célula tumoral se o vírus se inserir no gene responsável pela apoptose (morte programada da célula). Células tumorais se multiplicarão muito rápido e não haverá morte célula; Lise celular; Infecção persistente: o vírus não mata a célula, não causa transformação, mas continua se multiplicando (Ex. HIV); Infecção latente: o vírus entra em estado de latência por alguma ação do sistema imune do hospedeiro. Ele continua no organismo, mas não produz novas partículas virais (Ex. herpes), voltando a se multiplicar se o sistema imune estiver debilitado, sendo revertida para infecção lítica. Infecções virais aguda, latente e persistente Infecção aguda: grande multiplicação viral em pequeno tempo. A infecção é combatida pelo sistema imunológico rapidamente. Príons O príon é uma proteína produzida pelo hospedeiro. Se houver problemas no dobramento da proteína para assumir a sua conformação, ela pode assumir função anormal que causa danos celulares (PrPsc). Doenças causadas por príons em animais Síntese do príon no organismo Aquisição do príon exógena Ex.: doença da vaca louca. Determinação do título viral Cultura de vírus em célula animal Cultivo do vírus em ovos embrionários
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