Genética e propriedades gerais dos vírus

 Olá pessoal, hoje eu trago um tópico relevante em microbiologia, as propriedades gerais e genética dos vírus:

Conceito

• Os vírus são microrganismos de grande simplicidade;

• Pequenos, de 20 a 300 nm de diâmetro;

• Possuem apenas um tipo de ácido nucleico (RNA ou DNA);

• Desprovidos de estrutura celular;

• Não crescem, não metabolizam;

• Não sofrem divisão;

• Inertes fora de célula vias;

• São parasitas intracelulares obrigatórios;

• Os vírus podem ser definidos como organismos acelulares, cujos genomas são replicados, obrigatoriamente, no interior de uma célula hospedeira;

• Com base no seu código genético e utilizando parte do maquinário celular, sintetizam os seus componentes (proteínas e ácido nucleico) que se agrupam formando novas partículas (vírions) - vírus é o vírion em atividade;

• Os novos vírions serão liberados da célula hospedeira e irão infectar novas células, perpetuando a espécie.

Origem

• Seriam componentes celulares que adquiriram um invólucro proteico e tornaram-se autônomos (involução)?

• Seriam formas primitivas de vida ou moléculas primitivas autorreplicativas;

• Não possuem origem única, provavelmente evoluíram com seus hospedeiros.

O vírus é um ser vivo?

• Organismo acelular:

- ''Um organismo é uma unidade elementar de uma linhagem com uma história evolutiva individual'' (Luria, 1978);

- Acelular = sem estrutura de célula (protoplasma circundado por membrana).

• Ser vivo: 

- Apresenta capacidade de: nutrição, respiração, excreção, irritabilidade, movimento, crescimento e reprodução;

- Apresenta capacidade de: estocar e replicar informações genéticas e potencial de atividade enzimática;

- Vida pode ser um fenômeno associado com a replicação de sistemas de informação autocodificados.

Composição química:

• Ácidos nucleicos - genoma:

- DNA: fita dupla (ds), fita simples (ss), linear, circular;

- RNA: fita dupla (ds), fita simples (ss), linear, circular, fita única, segmentado.

• Proteínas - codificadas pelo genoma viral:

- Estruturais: proteção do genoma, reconhecimento da célula, atividade biológica;

- Não estruturais: atividade enzimática (replicação do ácido nucleico, proteólise, modificações), regulação gênica.

• Lipídeos:

- Provenientes das membranas celulares;

- Compõem o envoltório ou envelope.

• Glicídeos:

- Presentes nas proteínas de envoltório;

- Glicosilação é feita na célula hospedeira.

Estrutura

• Vírus: ácido nucleico protegido pelo capsídeo viral;

• Proteínas: protômeros, capsômeros, capsídeo;

• Nucleocapsídeo: ácido nucleico com o envoltório proteico;

• Envoltório: membrana lipoproteica:

- Lipídeos - da célula;

- Proteínas - virais.

• Simetria icosaédrica:

• Simetria helicoidal:

• Simetria complexa:

Classificação

• Segundo o hospedeiro:

- Vírus de vertebrados;

- Vírus de invertebrados;

- Vírus de plantas;

- Vírus de bactérias (bacteriófagos);

- Vírus de fungos (micovírus).

• Segundo o tipo de ácido nucleico:

- Vírus de DNA;

- Vírus de RNA.

• Presença ou ausência de envoltório:

- Envelopados;

- Não envelopados.

• Estrutura e simetria do capsídeo;

• Composição química;

• Homologia nucleotídica.

Classificação dos vírus

• Um sistema universal para a classificação dos vírus e uma taxonomia uniforme tem sido discutidos e propostos pelo Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus (ICTV) desde 1966;

• O sistema usa o seguinte sistema:

- Ordem (-virales);

- Família (-viridae);

- Subfamília (-virinae);

- Gênero (-virus);

- Espécie (por exemplo, vírus do mosaico do tabaco/tobacco mosaic virus).

• Por exemplo, o vírus Ebolavírus é classificado da seguinte maneira:

Ordem Mononegavirales;

Família Filoviridae;

Gênero Filovirus;

Espécie Ebolavírus Zaire.

Estratégias de replicação dos vírus de DNA e RNA

Classificação de Baltimore

• Vírus são classificados em 7 grupos arbitrários:

I - DNA dupla fita (Adenovirus; Herpesvirus; Poxvirus etc.);

II - DNA simples fita de senso positivo (Parvovirus etc.);

III - RNA dupla fita (Reovirus, Birnavirus etc.);

IV - RNA simples fita de senso positivo (Picornavirus; Togavirus; Flavivirus etc.);

V - RNA simples fita de senso negativo (Orthomyxovirus; Rhabdovirus etc.);

VI - RNA simples fita de senso positivo com um ciclo intermediário de replicação de DNA (Retrovirus etc.);

VII - DNA dupla fita com um intermediário de RNA (Hepadnavirus).

Passos básicos do ciclo de replicação de um vírus

• Adsorção às células;

• Penetração;

• Desnudamento;

• Síntese do ácido nucleico e das proteínas;

• Maturação;

• Espalhamento para as outras células.

Adsorção

• Os vírus possuem sítios reativos em sua superfície que interagem com receptores específicos na célula hospedeira;

• Interação é passiva;

• Especificidade da interação define e limita o tipo de célula hospedeira que pode ser infectada;

• Danos causados a estes sítios de ligação (por exemplo, por desinfetantes ou calor) ou o bloqueio por anticorpos específicos (anticorpos neutralizantes) podem impedir a infectividade de um vírus.

Penetração

• Vírus envelopados: após a adsorção os vírus envelopados se fundem à membrana da célula hospedeira e ocorre a entrada do nucleocapsídeo viral no citoplasma da célula hospedeira;

• Vírus não envelopados: vírus não envelopados entram na célula por um processo de endocitose que envolve a invaginação da membrana da célula hospedeira e formação de uma vesícula dentro do citoplasma da célula.

Síntese do ácido nucleico e das proteínas virais

• Muitas estratégias;

• O ácido nucleico pode ser sintetizado no núcleo ou no citoplasma da célula infectada;

• A síntese proteica viral é sempre no citoplasma da célula infectada.

Importância das informações genéticas virais

• Assegurar a replicação de seu próprio genoma;

• Assegurar o empacotamento de seu genoma no nucleocapsídeo;

• Alterar a estrutura ou função da célula hospedeira.

Estratégias dos vírus de genoma RNA

• RNA ---- RNA polimerase dependente de RNA ----> RNA;

• RNA ---- DNA polimerase dependente de RNA ou transcriptase reversa ----> DNA;

• DNA ----- RNA polimerase dependente de DNA ------> RNA.

Quando o genoma viral já é um RNAm

• Genomas de RNA de polaridade positiva:

• Exemplos de vírus de RNA de polaridade positiva:

- Picornavirus (exemplo: Poliovírus);

- Togavirus (exemplo: vírus da rubéola);

- Flavivirus (exemplo: vírus da dengue);

- Retrovirus (exemplo: HIV).

• Replicação do RNA viral polaridade positiva:

Genomas de RNA polaridade positiva com DNA intermediário

• Transcriptase reversa deve estar empacotada no vírion:

Genomas de RNA de polaridade negativa

• Necessitam sintetizar o RNAm;

• RNA polimerase deve estar empacotada no vírion.

• Exemplos de vírus de RNA de polaridade negativa:

- Rhabdovirus (exemplos: vírus da estomatite vesicular, vírus rábico);

- Paramixovirus (exemplos: vírus da parainfluenza, vírus da caxumba, vírus do sarampo, vírus respiratório sincicial);

- Filovirus.

• Transcrição, tradução e replicação do RNA de polaridade negativa:

Genomas de RNA dupla fita

• Necessitam sintetizar o RNAm;

• RNA polimerase deve estar empacotada no vírion:

Vírus RNA que não possuem uma fase DNA

Retrovirus

Estratégias dos vírus DNA de replicação nuclear

• RNAms são necessários para a síntese de proteínas: utiliza a RNA polimerase dependente de DNA mais proteínas adicionais da célula hospedeira para a síntese do RNAm viral;

• Precisam replicar o seu próprio DNA: utiliza a DNA polimerase, mais proteínas adicionais do hospedeiro para replicar o DNA viral;

• Esta maquinaria está no núcleo celular;

• Adsorção, penetração e desnudamento:

• Ciclo lítico dos vírus DNA nucleares:

- Fase precoce (early): síntese de proteínas necessárias para a replicação do DNA viral, a síntese destas proteínas altera a síntese proteica normal da célula hospedeira;

- Fase tardia (late): replicação do DNA propriamente dita, síntese de proteínas estruturais.

• Proteínas precoces incluem as:

- Que são necessárias para a transcrição dos RNAms precoces;

- Que são necessárias para a síntese do DNA;

- Alteram a expressão gênica do hospedeiro;

- Interferem com as defesas antivirais do hospedeiro;

- Interferem com o ciclo de regulação celular.

• Produtos gênicos muito precoces (immediate early):

- Papel no desnudamento viral quando no citoplasma;

- Uma vez desnudado, os genes precoces estão prontos para a transcrição.

Estratégias dos vírus DNA de replicação citoplasmática

• Precisam ter genes para codificar DNA polimerases e RNA polimerases citoplasmáticas;

• Precisam ter genes para codificar proteínas acessórias para a síntese do RNA e DNA;

• Precisam de genomas maiores;

• Exemplo: família dos Poxvirus, esses vírus têm 100x mais DNA do que os vírus de DNA nucleares como os Parvovirus;

• Vírus de DNA de replicação citoplasmática:

• Transcrição precoce dos vírus DNA de replicação citoplasmática:

- Ocorre no citoplasma da célula hospedeira;

- RNA polimerase viral empacotada no interior do vírion;

- Enzimas para capping, metilação, poliadenilação no vírion.

Resumo das classes virais de acordo com o genoma e as formas de replicação

• Classe I: DNA dupla fita (Adenovirus, Herpesvirus, Poxvirus, Papovavirus etc.):

- Dois grupos:

a) Replicação exclusivamente nuclear (exemplos: Adenovirus, Papovavirus, Herpesvirus): muito precoces, precoces, tardios;

b) Replicação citoplasmática (exemplo: Poxvirus): contém todos os genes responsáveis pela transcrição e pela replicação e pro isso tem um genoma maior.

• Classe II: DNA simples fita de polaridade positiva (Parvovirus etc.):

- Replicação ocorre no núcleo e envolve a formação de uma fita de polaridade positiva que serve de molde para síntese da fita positiva.

• Classe III: RNA dupla fita (Reovirus etc.):

- Estes vírus possuem genomas segmentados. Cada segmento gênico é transcrito separadamente para um RNAm monocistrônico.

• Classe IV: RNA fita simples de polaridade positiva (Picornavirus, Calicivirus, Togavirus, Flavivirus, Coronavirus etc.):

- RNAm policistrônico: por exemplo, Picornavirus, vírus da hepatite A;

- Genoma RNA = RNAm;

- Tradução resulta numa poliproteína que é posteriormente clivada em proteínas maduras.

• Classe V: RNA simples fita de polaridade negativa (Orthomyxovirus, Paramixovirus, Rhabdovirus, Filovirus, Bunyavirus etc.):

a) Segmentados: por exemplo, Orthomyxovirus. Primeiro passo na replicação é a transcrição do RNA polaridade positiva pela RNA polimerase para produzir RNAms monocistrônicos que são traduzidos e também servem de molde para a replicação do genoma viral em senso negativo;

b) Não segmentados: por exemplo, Rhabdovirus. Replicação ocorre como acima e os RNAms monocistrônicos são produzidos.

• Classe VI: RNA simples fita de polaridade positiva com DNA como forma intermediária (Retrovirus etc.):

- O genoma é de polaridade positiva e é o único dentre os vírus que é diploide;

- O genoma positivo não serve como RNAm mas como molde para a transcrição reversa.

• Classe VII: DNA dupla fita com RNA de forma intermediária (Hepadnavirus etc.):

- Este tipo de vírus também utiliza a transcrição reversa  mas diferentemente dos Retrovirus isto ocorre no interior da partícula viral na hora da maturação da partícula viral. Na hora da infecção da célula hospedeira a primeira coisa que acontece é a transcrição do RNA.

São os vírus os menores agentes infecciosos?

• Partículas subvirais:

a) Vírus satélite:

- Vírus pequeno, defectivo;

- Depende de outro vírus para se multiplicar;

- Exemplo: Dependovirus.

b) Viroides:

- Ácido nucleico (ssRNA circular);

- Capaz de se replicar quando infecta uma célula;

- Codifica ou não uma proteína;

- Pode ou não causar doença.

c) Príons:

- Proteína (desprovida de ácido nucleico);

- Capaz de infectar células e causar doença.

Referência

MADIGAN, Michael T.; MARTINKO, John M.; BENDER, Kelly S.; et al. Microbiologia de Brock. Grupo A, 2016. E-book. ISBN 9788582712986. Disponível em: https://app.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582712986/. Acesso em: 16 jun. 2024.