Tópicos Básicos em Bacteriologia e Virologia

Tópicos Básicos em Bacteriologia e Virologia
( BMW132)
Módulo Virologia
Profa Dra Mônica Santos de Freitas
e-mail: [email protected]
Lab: Centro Nacional de Ressonância
Magnética Nuclear (CNRMN)
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Wednesday, October 19, 11
Tópicos Básicos em Bacteriologia e Virologia
( BMW132)
Módulo Virologia
Constructore
Seminários
Estudo dirigido
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Wednesday, October 19, 11
Os vírus estão em todos os lugares
http://www.phagehunter.org/2008/09/how-far-do-those-phages-stretch.html
Wednesday, October 19, 11
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Os vírus estão em todos os lugares
Qual o número de partículas de
bacteriófagos no suprimento de
água do mundo?
http://www.phagehunter.org/2008/09/how-far-do-those-phages-stretch.html
Wednesday, October 19, 11
3
Os vírus estão em todos os lugares
Qual o número de partículas de
bacteriófagos no suprimento de
água do mundo?
Superior a 1031 partículas
http://www.phagehunter.org/2008/09/how-far-do-those-phages-stretch.html
Wednesday, October 19, 11
3
Os vírus estão em todos os lugares
Qual o número de partículas de
bacteriófagos no suprimento de
água do mundo?
Superior a 1031 partículas
Qual o comprimento de fago?
http://www.phagehunter.org/2008/09/how-far-do-those-phages-stretch.html
Wednesday, October 19, 11
3
Os vírus estão em todos os lugares
Qual o número de partículas de
bacteriófagos no suprimento de
água do mundo?
Superior a 1031 partículas
Qual o comprimento de fago?
125nm
http://www.phagehunter.org/2008/09/how-far-do-those-phages-stretch.html
Wednesday, October 19, 11
3
Os vírus estão em todos os lugares
Qual o número de partículas de
bacteriófagos no suprimento de
água do mundo?
Superior a 1031 partículas
Qual o comprimento de fago?
125nm
125nm x 1031 fagos = 1.25 x 1033 nm
http://www.phagehunter.org/2008/09/how-far-do-those-phages-stretch.html
Wednesday, October 19, 11
3
Os vírus estão em todos os lugares
Qual o número de partículas de
bacteriófagos no suprimento de
água do mundo?
Superior a 1031 partículas
Qual o comprimento de fago?
125nm
125nm x 1031 fagos = 1.25 x 1033 nm
A biomassa de bactérias em nosso planeta excede em mais que
1000 X a biomassa de elefantes.
http://www.phagehunter.org/2008/09/how-far-do-those-phages-stretch.html
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Os vírus estão vivos?
- O que significa estar vivo?
- Opiniões compartilhadas por muitos biologistas:
Podem crescer, reproduzir, manter uma homeostase interna,
responder a estímulos e realizar vários processos metabólicos.
- Conforme a opinião acima, os vírus estão vivos?
Os vírus se reproduzem?
O que acontece quando uma pessoa inala partículas
expelidas por uma pessoa gripada?
Os vírus podem realizar processos metabólicos? Pode gerar ATP?
Os vírus possuem maquinaria para tradução?
Com base nas questões suportadas acima, os vírus não são vivos
Leitura sugerida: Nature Education 3(9):37
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Os vírus estão em todos os lugares
50 n
m
Família: Caliciviridae
Hospedeiros: Vertebrados e invertebrados
As baleias excretam mais de 1013 calicivírus por dia.
Eles podem infectar humanos!
Os calicivírus que infectam humanos e outras espécies causam gastroenterites e
são muito dificeis de serem propagados em cultura de células.
Sugestão de leitura: http://www.virology.net/Big_Virology/BVRNAcalici.html
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Qual a probabilidade de um indivíduo estar
infectado?
- Vírus herpes simplex tipo 1 (HSV-1) e HSV-2 estão correlacionados
com o herpes genital.
- A maioria das pessoas infectadas com o herpes genital não sabem
que tem a doença. Geralmente, é assintomática.
- Herpes zóster (VZV). Cerca de 80% das crianças abaixo de 10 anos já
tiveram varicela. Sendo 95% dos adultos imunes e 25% de adultos
susceptíveis a infecção;O VZV tem tropismo por tecídos nervosos;
- Citomegalovírus humano (HCMV).
- Vírus Epstein-Barr (EBV).
- Herpes Humano 7 (HHV-7).
- Herpes Humano 8 (HHV-8).
- Vírus B. 100% letal para humanos.
Uma vez infectado, o vírus estará no organismo pela vida toda.
Leitura sugerida: http://www.hopkinsmedicine.org/heic/ID/vzv/
http://portal.saude.gov.br/portal/saude/profissional/area.cfm?id_area=1660
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Os vírus podem infectar coisas vivas
Animais de estimação
Algas
Plantas
Fungos
Insetos
Bactérias
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Vírus como abordagem para entender a
biologia celular
Como os vírus necessitam da
célula para se multiplicar. A
sua interferência na
maquinária celular pode
servir como “insight”para a
biologia celular e para o
funcionamento da defesa do
hospedeiro.
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Postulados de Robert Koch
- Os organismos poderiam ser regularmente associados à uma doença e a sua
lesão característica;
- O organismo poderia ser isolado de um hospedeiro doente e crescer e cultura;
- A doença poderia ser reproduzida quando uma cultura pura, contendo este
microorganismo é introduzida em um hospedeiro saudável;
- O mesmo organismo poderia ser novamente isolado do hospedeiro infectado
experimentalmente;
- Koch demonstrou que o antrax, uma doença de gado, foi causada pela bactéria
Bacillus antthacis e que uma segunda, distinta espécie causou tuberculose em
humanos.
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Descobertas de novos agentes infecciosos
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Descobertas de novos agentes infecciosos
Final do século XIX
Paradigma: Bactérias e Fungos são os agentes
responsáveis por todas as doenças
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Descobertas de novos agentes infecciosos
Final do século XIX
Paradigma:
e Fungos
são os agentes
DescobertaBactérias
de patógenos
submicroscópicos
responsáveis por
todas as doenças
Vírus
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Descobertas de novos agentes infecciosos
Final do século XIX
Paradigma:
e Fungos
são os agentes
DescobertaBactérias
de patógenos
submicroscópicos
responsáveis por
todas as doenças
Vírus
1892- O cientísta russo Dimitrii Ivanovsky observou que o agente causador da doença do
mosaico do tabaco não foi retido durante a filtração, como acontecia com as bactérias.
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Descobertas de novos agentes infecciosos
Final do século XIX
Paradigma:
e Fungos
são os agentes
DescobertaBactérias
de patógenos
submicroscópicos
responsáveis por
todas as doenças
Vírus
1892- O cientísta russo Dimitrii Ivanovsky observou que o agente causador da doença do
mosaico do tabaco não foi retido durante a filtração, como acontecia com as bactérias.
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Descobertas de novos agentes infecciosos
Final do século XIX
Paradigma:
e Fungos
são os agentes
DescobertaBactérias
de patógenos
submicroscópicos
responsáveis por
todas as doenças
Vírus
Filtro Berkefeld
1892- O cientísta russo Dimitrii Ivanovsky observou que o agente causador da doença do
mosaico do tabaco não foi retido durante a filtração, como acontecia com as bactérias.
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Descobertas de novos agentes infecciosos
Final do século XIX
Paradigma:
e Fungos
são os agentes
DescobertaBactérias
de patógenos
submicroscópicos
responsáveis por
todas as doenças
Vírus
Filtro Berkefeld
Filtro Chamberland
1892- O cientísta russo Dimitrii Ivanovsky observou que o agente causador da doença do
mosaico do tabaco não foi retido durante a filtração, como acontecia com as bactérias.
11
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Descobertas de novos agentes infecciosos
Final do século XIX
Paradigma:
e Fungos
são os agentes
DescobertaBactérias
de patógenos
submicroscópicos
responsáveis por
todas as doenças
Vírus
Filtro Berkefeld
Filtro Chamberland
Ultra Filtros
1892- O cientísta russo Dimitrii Ivanovsky observou que o agente causador da doença do
mosaico do tabaco não foi retido durante a filtração, como acontecia com as bactérias.
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Wednesday, October 19, 11
Descobertas de novos agentes infecciosos
Final do século XIX
Paradigma:
e Fungos
são os agentes
DescobertaBactérias
de patógenos
submicroscópicos
responsáveis por
todas as doenças
Vírus
Filtro Berkefeld
Filtro Chamberland
Ultra Filtros
Mudd filtration
1892- O cientísta russo Dimitrii Ivanovsky observou que o agente causador da doença do
mosaico do tabaco não foi retido durante a filtração, como acontecia com as bactérias.
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Descobertas de novos agentes infecciosos
Final do século XIX
Antes mesmo da microbiologia ser
reconhecida, ele estabeleceu a Delft School
of Microbiology
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Descobertas de novos agentes infecciosos
Final do século XIX
1898- Martinus Beijerinck, de forma independente,
chegou a mesma observação feita por a 6 anos atras.
Contudo, destacou que o patógeno era tão pequeno
que passou pelo sistema de filtro, o qual era capaz de
reter toda bactéria conhecida até o momento.
Antes mesmo da microbiologia ser
reconhecida, ele estabeleceu a Delft School
of Microbiology
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Wednesday, October 19, 11
Descobertas de novos agentes infecciosos
Final do século XIX
1898- Martinus Beijerinck, de forma independente,
chegou a mesma observação feita por a 6 anos atras.
Contudo, destacou que o patógeno era tão pequeno
que passou pelo sistema de filtro, o qual era capaz de
reter toda bactéria conhecida até o momento.
Destacou a possibilidade de ser um agente distinto
aos atualmente encontrados
Antes mesmo da microbiologia ser
reconhecida, ele estabeleceu a Delft School
of Microbiology
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Descobertas do primeiro vírus animal
1898, Loeffler e Frosch
Picornaviridae, Aftovírus
Vírus da febre aftosa
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Descoberta dos vírus
- 1901 - Vírus da Febre Amarela, primeiro vírus humano descoberto;
- 1903 - Vírus da raiva
- 1906 - Vírus da Varíola
- 1908 - Vírus da Leucemia Aviária, Poliovírus
- 1911 - Vírus de sarcoma de Rous
- 1915 - Bacteriófagos
- 1933 - Vírus da Gripe
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Etimologia da palavra vírus
Do latim quer dizer veneno ou toxina
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Vírus Bacteriófago T4
Vírus da Estomatite Vesicular
Vírus Mosaico do Tabaco
Vírus Rotavírus
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Quão antigo são os vírus?
700 AC
1580- 1350 AC
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A primeira vacina
- Sobreviventes da varíola se tornaram protegidos contra a doença;
Variolação
I n o c u l a ç ã o d e i n d iv í d u o s
saudáveis com material extraido
das pústulas de varíola.
- Período de 1970- Edward Jenner estabeleceu bases para a vacinação.
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Fatores que influenciaram no
espalhamento de varíola
- Altas temperatura e humidades diminuiam a viabilidade da varíola e
do vírus vaccínia.
- As epidemias tinham um padrão sazional, sendo a época de
maior nos meses do ano mais frio.
- Intensidade e duração do contato.
- Fator que contribui para transmissão secundária;
- Extensão do período de contágio.
- A doença apresenta maior risco de contágio nos estágios
iniciais.
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Fim da varíola
A OMS certificou oficialmente que a
varíola havia sido erradicada no dia
9, de Dezembro de 1979.
Em 1980, todos os países
interromperam a vacinação para
varíola
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O que aconteceu depois da
erradicação da varíola?
A OMS fez requerimento para que todos os laboratórios
destruíssem os estoques de vírus da varíola ou então
transferissem eles para os laboratórios de referencia da OMS.
Em 1993, foi reportada a produção em larga escala do vírus da
varíola para ser utilizada como arma biológica pela antiga
União Soviética.
A re-introdução do vírus da varíola no mundo é considerado um
crime internacional.
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Vírus podem cruzar barreiras entre
espécies
Os vírus apresentam preferências por hospedeiros, por meio de
inúmeros fatores. Contudo, eles podem cruzar barreiras de
espécies
Pandemia do HIV
Febre hemorrágica do Ebola
Sindrome respiratória aguda severa (SARS)
Exemplo recente é o H5N1(espécie aviário)
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Wednesday, October 19, 11
Os processos que contribuem significativamente para a evolução viral
são a recombinação e a mutação
A recombinação ocorre de forma não freqüente entre o genoma de dois vírus que
se encontram dentro de uma célula, gerando uma nova combinação de gene.
Apresenta maior significância em vírus com genoma segmentado.
A única restrição para a recombinação é a compatibilidade entre os vários
segmentos de genes tornando o genoma funcional.
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Wednesday, October 19, 11
Os processos que contribuem significativamente para a evolução viral
são a recombinação e a mutação
A recombinação ocorre de forma não freqüente entre o genoma de dois vírus que
se encontram dentro de uma célula, gerando uma nova combinação de gene.
Apresenta maior significância em vírus com genoma segmentado.
A única restrição para a recombinação é a compatibilidade entre os vários
para a criação
segmentosBarreira
de genes tornando
o genoma ilimitada
funcional. de novos vírus
23
Wednesday, October 19, 11
Os processos que contribuem significativamente para a evolução viral
são a recombinação e a mutação
A recombinação ocorre de forma não freqüente entre o genoma de dois vírus que
se encontram dentro de uma célula, gerando uma nova combinação de gene.
Apresenta maior significância em vírus com genoma segmentado.
A única restrição para a recombinação é a compatibilidade entre os vários
para a criação
segmentosBarreira
de genes tornando
o genoma ilimitada
funcional. de novos vírus
23
Wednesday, October 19, 11
Os processos que contribuem significativamente para a evolução viral
são a recombinação e a mutação
A recombinação ocorre de forma não freqüente entre o genoma de dois vírus que
se encontram dentro de uma célula, gerando uma nova combinação de gene.
Apresenta maior significância em vírus com genoma segmentado.
A única restrição para a recombinação é a compatibilidade entre os vários
para a criação
segmentosBarreira
de genes tornando
o genoma ilimitada
funcional. de novos vírus
1918
1957
1968
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Wednesday, October 19, 11
A mutação é importante para a rápida evolução dos genomas RNA, pois na
ausência de mecanismos de reparo, a taxa de acumulo de mutações fica na faixa
de 3 x 10-4/nucleotídeo por ciclo de replicação. Comparado com 10-9-10-10 no
caso de DNA.
Um genoma DNA levaria entre 300.000 e 3.000.000 gerações para alcançar o
grau de variação genética. Enquanto que o genoma RNA levaria apenas uma
geração.
O influenza A, poderia em apenas 4 anos mutar o suficiente para escapar do
sistema de defesa de um organismo, sendo capaz de promover a re-infecção.
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Experimento de Hershey-Chase
Alfred Hershey e Margaret Chase, 1952
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Estratégia comum para propagação viral
1. O material genético viral fica protegido por um arcabouço proteico que irá mediar
a sua transmissão de hospedeiro para hospedeiro;
2. As informações necessárias para iniciar e finalizar o ciclo infeccioso viral esta
contida no material genético do vírus. Todo o ciclo infeccioso inclui ligação e entrada
das partículas, decodificação da informação genética, tradução do RNAm, replicação
do genoma, montagem e liberação de novas partículas virais;
3. Os vírus são capazes de estabelecer uma população no hospedeiro e desta forma a
sua sobrevivência é assegurada;
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Wednesday, October 19, 11
Diversidade viral
- Tamanho do genoma;
- Partículas com diferentes morfologias;
- Tropismo por diferentes tecidos;
- Agressividade da Patologia;
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Wednesday, October 19, 11
O que aconteceria se os vírus fossem tão bem sucedidos e
matassem os hospedeiros?
Eles poderiam se auto-eliminar
O que aconteceria se os vírus fossem pouco eficientes?
As defesas do organismo poderiam impedir a sua replicação.
Eles poderiam ser eliminados.
O vírus tem que funcionar no meio termo!
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Wednesday, October 19, 11
Década de 30
surgimento do microscópio eletrônico
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Wednesday, October 19, 11
Classificação Viral
- Reino
- Filo
- Classe
- Ordem
- Família
- Gênero
- Espécie
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Wednesday, October 19, 11
Classificação Viral
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Wednesday, October 19, 11
Características utilizadas para classificar
todos os vírus
1. Natureza do ácido nucléico do vírus- DNA ou RNA;
2. Simetria das proteínas do capsdídeo;
3. Presença ou ausência de membrana lipídica;
4. Dimensões dos vírus e capsídeos;
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Wednesday, October 19, 11
International Comittee on Taxonomy of Virus (ICTV)- 2005
40.000 vírus isolados
3 ordens
73 famílias
9 subfamílias
287 gêneros
1950 espécies
No relatório foram descritos agentes que não foram assinalados e
subpartículas, tais como Príon
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Wednesday, October 19, 11
Classificação pelo genoma
Infectam vertebrados
Infectam outras formas de vida
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Wednesday, October 19, 11
As classes dos genomas virais
- dsRNA
- dsDNA
- ss (+) RNA
- espaçado dsDNA
- ss (-) RNA
- ssDNA
- ss (+) RNA com
DNA intermediário
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Wednesday, October 19, 11
Definições
- Polaridade positiva- mRNA, pois ele é capaz de ser traduzido
imediatamente. A fita de DNA de polaridade equivalente é também
positiva;
- Polaridade negativa- O complementar do (+). Ele não pode ser
traduzido imediatamente.
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Wednesday, October 19, 11
Sistema de classificação Baltimore
Dogma central exposto por Francis Crick:
DNA
RNA
Proteína
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Wednesday, October 19, 11
CLASSIFICAÇÃO DOS VÍRUS COM BASE EM
CRITÉRIOS EPIDEMIOLÓGICOS
•  Separada do sistema taxonômico universal formal;
•  baseada nos tropismos dos vírus e modos de transmissão.
  Virus Entéricos: Picornaviridae (gênero Enterovirus); Reoviridae;
Astroviridae; Caliciviridae; Coronaviridae; Adenoviridae; Parvoridae.
  Virus Respiratórios: Picornaviridae (gênero Rhinovirus);
Paramyxoviridae; Orthomyxoviridae; Adenoviridae.
  Arbovírus: Togaviridae; Flaviridae; Rhabdoviridae; Bunyaviridae.
  Vírus Oncogênicos: Retroviridae; Hepadnaviridae; Papilomavirus.
  Vírus das hepatites: Hepatite A, Hepatite B, Hepatite C, etc.
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Wednesday, October 19, 11
Funções celulares requeridas para
a propagação viral
- Maquinária para tradução do mRNAs
- Energia
- Enzimas para replicação e montagem
- Transporte
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Descoberta de novos vírus
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