VÍRUS - UFRGS
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VÍRUS Definição e estrutura viral Ana Cláudia Franco L a b Vi r / I C B S Virologia x outras ciências Bacteriologia, micologia, parasitologia, imunologia Virologia: visualizamos o efeito do vírus na célula Todos os vírus causam danos? Colonizada Vírus da Curvularia tolerância Thermal termal da Tolerance Curvularia Temperatura 55oC Virus Não colonizada Curvularia protuberata Vírus influenciam a dinâmica das populações!!!! Animais, plantas, microorganismos, fitoplâncton.... Estas infecções resultam em lise celular e liberação de novas partículas virais Controlam a população, principalmente em aumentos sazonais (“spring blooms”) Rhodes et al., 2008 Vivemos em uma “nuvem” de vírus • Nós comemos e respiramos bilhões de vírus regularmente • Nós carreamos genomas virais como parte do nosso próprio genoma • Vírus infectam todas as formas de vida Vírus fazem parte da microbiota? • • HHV‐1, HHV‐2, VZV, EBV, HCMV, HHV‐6, HHV‐7, HHV‐8 Estes vírus permanecem no organismo por toda a vida Cada uma de nossas células está infectada por vírus • Retrovírus endógenos: elementos virais derivados de retrovírus • Traços de infecções virais ocorridas a milhares de anos integrados no genoma humano • Algumas famílias são ativas (HERV-K) e continuam se replicando no genoma humano Dewannieux et al., 2006 O que é um vírus? O que é um vírus? • Microorganismos muito pequenos, infecciosos • Parasito intracelular obrigatório • “Partículas químicas” que não podem se reproduzir sozinhas • Necessitam de um hospedeiro celular Os vírus são muito pequenos VÍRUS GRANDES E PEQUENOS Os vírus gigantes • Mimivirus, Mamavirus. Megavirus,.... • Infectam protozoários • Genomas de 1,2 a 2,8 Mb!!!!! • Sputnik: virófago • Alterando o conceito sobre vírus!!! Raoult et al., 2004; La Scola et al., 2008; Philippe et al., 2013 O vírus dentro do vírus: Sputnik Classificação dos vírus • Natureza e sequencia de ácido nucleico • Simetria ou forma do capsídeo • Presença ou ausência de envelope • Dimensão do virion ou capsídeo Classificação dos vírus • ICTV: Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus • + de 40.000 vírus isolados de bactérias, plantas, animais e alocados em 7 ordens, 96 famílias, 420 gêneros e 2618 espécies • No oceano há cerca de 1030 vírus Estrutura de um vírus • Ácido nucleico: DNA ou RNA* • Capsídeo: do latim “capsa” significa caixa • Nucleocapsideo: ác nucleio + capsídeo • Matriz: proteína que preenche o espaço entre o capsideo e o envelope • Envelope: membrana viral Derivado da membrana do hospedeiro Estrutura de um vírus • Virion: partícula viral infecciosa Ácido nucleico Características dos Genomas Virais • DNA ou RNA • Fita dupla ou simples • Linear ou circular • Segmentado ou não • Sequência de aminoácidos DNA Fita simples Fita dupla RNA + ou - Segmentado Dupla fita segmentado Circular Capsídeo Composição: proteica Montagem: em diferentes setores celulares, por auto- polimeração Simetria do nucleocapsídeo • Icosaédrica, helicoidal, complexa Adenovírus DNA, ñ envelopado Vírus da Raiva RNA, envelopado Funções do capsídeo • Proteção e empacotamento do ácido nucleico viral • Interação com a membrana celular para formação do envelope • Liberação do genoma • Transporte do genoma para o sítio apropriado • Conferem uma característica metaestável Os capsídeos são metaestáveis • Devem proteger o genoma (estável) • E liberá-lo rapidamente durante a infecção viral (instável) Quebra-cabeças Formação do envelope • Derivado da membrana plasmática (bi-camada fosfolipídica) Genoma viral não codifica lipídios • Envelope é formado durante o brotamento do nucleocapsídeo através de uma membrana celular Glicoproteínas do envelope • Integram a membrana • Possuem um domínio externo e um interno e região TM Externo: ligação, sítios antigênicos, fusão Interno: montagem, ancoragem Glicoproteína viral Receptor celular Conferem a característica de especificidade aos vírus Replicação viral VÍRUS Replicação viral Estratégias comuns entre os vírus 1. Os vírus empacotam o seu genoma 2. Os vírus contém a informação para iniciar e completar um ciclo de infecção num hospedeiro suscetível 3. Transcrevem o mRNA que será traduzido pelos ribossomos do hospedeiro 4. São parasitas da maquinaria de síntese proteica da célula “Entendendo” os vírus Vírus dependem de seus hospedeiros para sobreviver Se são muito bem sucedidos e matam seus hospedeiros, eles podem ser eliminados Se eles forem muito passivos e a defesa do hospedeiro impedir o seu crescimento, eles podem ser eliminados Vírus replicam num ambiente hostil Qual o objetivo da replicação? Produzir progênie viral viável Consequências “Nenhuma” (maioria dos vírus) Doença (Hepatites virais) Morte do hospedeiro (Ebola) Replicação Replicação em biologia Síntese de moléculas de ácidos nucléicos Em virologia Todo o processo de multiplicação viral Alguns conceitos Infecção produtiva Produção de progênie viral viável Infecção abortiva Ciclo replicativo interrompido Susceptibilidade (receptor) Capacidade das células de serem infectadas Permissividade (enzimas) Ocorrência de multiplicação viral Alguns conceitos Células suscetíveis e permissivas Suportam o ciclo replicativo completo Penetração + etapas intracelulares Céls não suscetíveis ou não permissivas Faltam receptores/enzimas para a entrada/replicação Semipermissivas Exceção = transfecção (processo artificial) Outros conceitos Espectro de hospedeiro Conjunto de espécies animais ou de diferentes células Tropismo Predileção por células ou tecidos Presença de receptores Ex.: H5N1 se liga aos receptores de ác siálico-galactose: aparelho respiratório Ácido siálico e influenzavírus Memb celular Ligação α-2,3 (aves) • Humanos: ligação α-2,6 • Suínos: possuem ambas as ligações Etapas da replicação 1. Adsorção 2. Penetração 3. Desnudamento 4. Expressão gênica (transcrição e tradução) 5. Replicação do genoma 6. Montagem 7. Liberação 1 2 • Divisão meramente didática 3 4 1. Adsorção 2. Penetração 3. Desnudamento 4. Expressão gênica 5. Replicação do genoma 6. Montagem 7. Liberação 5 6 7 Fases da infecção viral Vírus lítico Vírus lítico http://www.sciencemag.org/content/suppl/201 0/01/19/science.1183173.DC1/1183173s1. mov Replicação no hospedeiro https://www.youtube.com/watch?v=Rpj0emEGShQ Adsorção Ligação específica das partículas víricas na superfície das células hospedeiras Vírus Proteínas de superfície dos vírions (VAPs): - Vírus nú: proteínas do capsídeo - Vírus envelopados: glicoproteínas Hospedeiro Receptores celulares Proteínas (glicoproteínas) Carboidratos Adsorção Adsorção Vírus que utilizam receptores específicos Rinovírus, poliovírus, FMDV Vírus que utilizam receptores alternativos Herpesvírus, togavírus (rubéola) Vantagem evolutiva??? Maior espectro de hospedeiros e células Receptores virais Vírus DNA (tabela 2) e RNA (tabela 3) Adsorção Tabela 2 – Receptores celulares e mecanismos de penetração dos principais vírus DNA Família Vírus Receptor viral Forma/local de Penetração Adsorção Tabela 3 – Receptores celulares e mecanismos de penetração dos principais vírus RNA Família Vírus Receptor viral Forma/local de Penetração Adsorção Co-receptores: auxiliam na interação HIV: o complexo gp120 – gp41 vai se ligar ao receptor CD4 E os receptores de citocinas vão atuar como co-receptores celulares Penetração Passagem do vírus pela membrana plasmática A) Fusão com a memb. plasmática B) Fusão após endocitose mediada por clatrina C) Fusão após endocitose mediada por caveolina D-E) Penetração após endocitose mediada por lipídios Penetração Desnudamento Série de eventos que ocorre após a penetração Exposição do genoma para transcrição / tradução Genoma fica acessível às enzimas Vírus DNA: penetração do genoma nos poros nucleares Vírus RNA Vírus DNA EXPRESSÃO GÊNICA SÍNTESE DE GENOMAS SÍNTESE DE RNA MENSAGEIRO Expressão gênica Os genomas virais de DNA ou RNA são estruturalmente diversos linear circular segmentado Fita única de polaridade (+) Fita única de polaridade (-) Fita dupla Fita dupla parcial Qual informação é codificada em um genoma viral? Produtos de genes e sinais de regulação para: A replicação do genoma viral Montagem e empacotamento do genoma Regulação do ciclo de replicação Modulação de defesas do hospedeiro Disseminação para outras células e hospedeiros Qual informação NÃO é codificada em um genoma viral? Não codificam a síntese completa de proteína dependem da maquinaria celular Não codificam proteínas envolvidas na produção de energia ou na síntese de membranas Não codificam centrômeros ou telômeros encontrados nos cromossomos Qual a estratégia comum entre os vírus DNA ou RNA Os genomas virais devem produzir mRNA que pode ser lido pelos ribossomos das células hospedeiras Replicação vírus DNA Replicação no núcleo Exceção: poxvírus (replicam no citoplasma) DNA fita dupla: dsDNA (Classe I) maioria DNA fita simples: ssDNA (Classe II) DNA parcialmente dupla: pdsDNA (Classe VII) Classe I: DNA fita dupla Traduzido Transcrito Transcrito Replicado • Genoma é copiado pela DNA polimerase hospedeiro (polioma, papiloma) • Alguns possuem DNA polimerase viral (Adeno, herpes) Classe I – DNA fita dupla Traduzido Transcrito Transcrito Replicado • Genes precoces: codificam proteínas não estruturais relacionadas com a interação com o hospedeiro • Genes intermediários: codificam relacionadas com a replicação proteínas não estruturais • Genes tardios: codificam proteínas estruturais envolvidas na montagem Classe II: DNA fita simples Traduzido Transcrito Replicado Replicado • NÃO codificam a DNA polimerase • Toda replicação é realizada pela polimerase do hospedeiro TT virus **Vírus adeno-associado: Dependovirus) Classe II - continuação Traduzido Transcrito Replicado Replicado • Mais dependentes da maquinaria celular • O genoma de DNA fita simples é convertido em fita dupla pela DNA polimerase celular • A RNA polimerase celular transcreve os mRNA virais Classe VII: DNA fita parcialmente dupla Vírus da Hepatite B proteína RNA • Genoma ligado a proteínas • Genoma ligado a uma pequena sequencia de RNA • Um fita completa e a outra parcial Classe VII - continuação Traduzido Transcrito Replicado Replicado Replicado Transcrito Transcriptase reversa •Replicação parte núcleo e parte no citoplasma •RNA polimerase viral (transcriptase reversa) •Expressão gênica: inicial, intermediaria e tardia •Quebra do dogma da biologia DNA => RNA => X Proteínas Replicação de vírus RNA Replicação no citoplasma * Ortomixovírus: no núcleo RNA fita simples Maioria As células não possuem a RNA polimerase dependente de RNA viral Enzima é codificada pelo genoma viral Vai sintetizar o genoma de RNA e o mRNA viral mRNA será lido pelos ribossomos da célula Vírus RNA Vírus RNA (+): genoma “infeccioso” Vírus RNA (+) = mRNA Vírus RNA (-): não “infeccioso” RNA fita simples (+): ssRNA (+) (Classe IV) RNA fita simples (-): ssRNA (-) (Classe V) RNA fita dupla: dsRNA (Classe III) RNA fita simples (+) com DNA intermediário: ssRNA-RT (+) (Classe VI) Classe IV: RNAss + Traduzido Replicado Replicado Coronavírus: SARS Febre amarela, dengue, BDVD, Hepatite C Febre aftosa, Rinovírus, Enterovírus Encefalite equina, rubéola Classe IV – continuação Traduzido Replicado Replicado • RNA polimerase viral: replica o genoma num intermediário de RNA (-) que é replicado em RNA (+) Classe V: RNAss Replicado Traduzido Replicado Replicado Influenzavírus Parainfluenza, Sarampo, hRSV, Pneumo e Metapneumovirus Vírus da raiva Classe V: RNAss Replicado Traduzido Replicado Replicado • Trazem a RpRd • RNA (-) => RNA (+) = mRNA • mRNA sem CAP e cauda de poli A (vai ao núcleo: influenza) Classe III: RNAds Replicado Traduzido • Genoma linear ou Replicado segmentado • Reoviridae: 10 a 12 segmentos (Rotavírus) Classe III: continuação Traduzido Replicado Replicado • Carregam a polimerase viral • Produção de mRNA • Transcrição primária: proteínas não estruturais • Transcrição secundária: proteínas estruturais Classe VI: RNA + com DNA intermediário Traduzido Transcrito Replicado Replicado Transcriptase reversa provírus • Única família: Retroviridae • HIV e HTLV (vírus T-linfotrófico humano) • Replicação no citoplasma e núcleo • Carregam: RT, integrase, protease Montagem dos vírions Ocorre no final do ciclo replicativo O vírus adquire a capacidade infectiva, ou seja, ocorre a maturação das partículas Nos vírus envelopados ocorre a aquisição do envelope https://www.youtube.com/watch?v=Ofd_lgEymto https://www.youtube.com/watch?v=X-8MP7g8XOE Saída da célula • Vírus nú já sai pronto do citoplasma (RNA) ou núcleo (DNA) • Liberados quando ocorre a destruição das células infectadas Saída da célula • Envelope adquirido das membranas celulares internas - Retículo endoplasmático e complexo de Golgi contendo as glicoproteínas virais -Os herpesvírus podem adquirir o envelope da membrana nuclear Saída da célula • Envelope é adquirido da membrana plasmática Liberação por exocitose com ou sem lise celular
