Post on 10-Jan-2017
A na C lá ud ia Fra nco La b Vir / IC BS
VÍRUSDefinição e estrutura viral
Virologia x outras ciências
Bacteriologia, micologia, parasitologia, imunologia
Virologia: visualizamos o efeito do vírus na célula
Curvularia
Thermal
Tolerance
Virus
Vírus da
tolerância
termal da
Curvularia
Não
colonizada
Colonizada
Temperatura
55oC
Curvularia
protuberata
Todos os vírus causam danos?
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
• HHV‐1, HHV‐2, VZV, EBV, HCMV, HHV‐6, HHV‐7, HHV‐8
• Estes vírus permanecem no organismo por toda a vida
Vírus fazem parte da microbiota?
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
• 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
Classificação dos 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 RNA
Fita simples
Fita dupla
Circular
+ ou -
Segmentado
Dupla fita segmentado
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
VÍRUSReplicação viral
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
Estratégias comuns entre 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
“Entendendo” os vírus
Qual o objetivo da replicação?
Produzir progênie viral viável
Consequências
“Nenhuma” (maioria dos vírus)
Doença (Hepatites virais)
Morte do hospedeiro (Ebola)
Vírus replicam num ambiente hostil
Replicação em biologia
Síntese de moléculas
de ácidos nucléicos
Em virologia
Todo o processo de
multiplicação viral
Replicação
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)
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
Outros conceitos
Ligação α-2,3 (aves)
Memb
celular
• Humanos: ligação α-2,6
• Suínos: possuem ambas as ligações
Ácido siálico e influenzavírus
1. Adsorção
2. Penetração
3. Desnudamento
4. Expressão gênica (transcrição e tradução)
5. Replicação do genoma
6. Montagem
7. Liberação
Etapas da replicação
• Divisão
meramente didática
1. Adsorção
2. Penetração
3. Desnudamento
4. Expressão gênica
5. Replicação do genoma
6. Montagem
7. Liberação
12
3
4
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
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
Adsorção
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
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
DNA
Vírus
RNA
EXPRESSÃO GÊNICA
SÍNTESE DE GENOMAS
SÍNTESE DE RNA MENSAGEIRO
Expressão gênica
Os genomas virais de DNA ou RNA são estruturalmentediversos 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)
Transcrito
Traduzido
Transcrito
Replicado
Classe I: DNA fita dupla
• Genoma é copiado pela DNA polimerase hospedeiro (polioma, papiloma)
• Alguns possuem DNA polimerase viral (Adeno, herpes)
Transcrito
Traduzido
Transcrito
Replicado
Classe I – DNA fita dupla
• Genes precoces: codificam proteínas não estruturais relacionadas
com a interação com o hospedeiro
• Genes intermediários: codificam proteínas não estruturais
relacionadas com a replicação
• Genes tardios: codificam proteínas estruturais envolvidas na
montagem
Classe II: DNA fita simples
• NÃO codificam a DNA polimerase
• Toda replicação é realizada pela polimerase do hospedeiro
TT virus
**Vírus adeno-associado: Dependovirus)
Transcrito
ReplicadoReplicado
Traduzido
Transcrito
ReplicadoReplicado
Traduzido
Classe II - continuação
• 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
• Genoma ligado a proteínas
• Genoma ligado a uma pequena sequencia de RNA
• Um fita completa e a outra parcial
proteína RNA
Vírus da Hepatite B
•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 => Proteínas
Transcriptase reversa
Replicado
Transcrito
Transcrito
Traduzido
Replicado Replicado
Classe VII - continuação
X
Replicação no citoplasma
* Ortomixovírus: no núcleo
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
RNA fita simples
Maioria
Replicação de 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)
Vírus RNA
Replicado
Traduzido
Replicado
Coronavírus: SARS
Febre amarela, dengue, BDVD, Hepatite C
Febre aftosa, Rinovírus, Enterovírus
Encefalite equina, rubéola
Classe IV: RNAss +
Replicado
Traduzido
Replicado
Classe IV – continuação
• RNA polimerase viral: replica o genoma num intermediário de
RNA (-) que é replicado em RNA (+)
Replicado
Replicado
Replicado
Traduzido
Vírus da raiva
Parainfluenza, Sarampo, hRSV,
Pneumo e Metapneumovirus
Influenzavírus
Classe V: RNAss -
• Trazem a RpRd
• RNA (-) => RNA (+) = mRNA
• mRNA sem CAP e cauda de poli A (vai ao núcleo: influenza)
Replicado
Replicado
Replicado
Traduzido
Classe V: RNAss -
• Genoma linear ou
segmentado
• Reoviridae: 10 a 12
segmentos (Rotavírus)
Replicado
Replicado
Traduzido
Classe III: RNAds
• Carregam a polimerase viral
• Produção de mRNA
• Transcrição primária: proteínas não estruturais
• Transcrição secundária: proteínas estruturais
Replicado
Replicado
Traduzido
Classe III: continuação
• Única família: Retroviridae
• HIV e HTLV (vírus T-linfotrófico humano)
• Replicação no citoplasma e núcleo
• Carregam: RT, integrase, protease
provírus
Replicado ReplicadoTranscrito
Traduzido
Transcriptase
reversa
Classe VI: RNA + com DNA intermediário
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
Montagem dos vírions
https://www.youtube.com/watch?v=Ofd_lgEymto
https://www.youtube.com/watch?v=X-8MP7g8XOE
• 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
Saída da célula