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Introdução à virologia

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Editora: Laíssa Mara R. Teixeira

Colaboradoras: Andressa O. Coiradas e Maria Eduarda Kostecki


IntroduçãoEditar

Comparaçãoo.jpg

Comparação de tamanho entre diferentes microrganismos

Vírus (palavra latina que designa “veneno”) são agentes infecciosos que podem ser vistos apenas com microscopia eletrônica. São10 a 100 vezes menores que a maioria das células bacterianas, com tamanho médio de 20-300nm. 

Todos os vírus são estruturalmente muito simples, constituídos de material genético envolvido por uma capa proteica. Porém os bacteriófagos (vírus que invadem procariotos) têm uma composição um pouco mais complexa do que os vírus que parasitam eucariotos, pois as bactérias possuem parede celular, uma estrutura muito rígida e de difícil penetração. 

Embora um vírus possua ácido nucléico como seu material hereditário e seja capaz de se reproduzir, não possui nenhum outro atributo de um organismo vivo, e, por esta razão, utiliza-se termos como “funcionalmente ativos” ou “inativos” para se referir aos vírus.


Aspectos geraisEditar

“Os vírus são entidades infecciosas não-celulares cujo genoma pode ser DNA ou RNA. Replicam-se somente em células vivas, utilizando a maquinaria de biossíntese e de produção de energia da célula infectada para a síntese e transferência de cópias de seu próprio genoma para outras células.”

Todos os vírus são parasitas intracelulares obrigatórios, isto é, podem reproduzir-se somente no interior de uma célula metabolicamente ativa, utilizando o sistema energético e de síntese proteica da célula hospedeira.  Porém, os vírus podem diferenciar-se no seu grau de dependência da célula hospedeira para replicação. Por exemplo, vírus com 10 genes dependem quase totalmente das funções da célula hospedeira, enquanto vírus com 30 genes são mais independentes. 

Na forma intracelular, os vírus controlam a maquinaria genética da célula hospedeira. Na forma extracelular (infecciosa), os vírus são denominados vírions, compostos por genes empacotados envolvidos por uma camada proteica. Essa forma inerte serve para transportar o vírus de uma célula a outra, bem como para promover sua invasão. 


MorfologiaEditar

Estrutura externaEditar

Vírus representação.jpg

Representação esquemática de um vírion

Os vírions são constituídos por ácidos nucléicos envolvidos por uma capa proteica denominada capsídeo. O ácido nucléico e o capsídeo juntos formam o nucleocapsídeo do vírion.

No capsídeo, as proteínas virais (protômeros) formam grupos chamados de capsômeros. Esses capsômeros variam em cada vírus, pois se alteram devido às pressões seletivas do meio. Ao sair da célula hospedeira, seja por exocitose ou brotamento, os vírus podem levar consigo uma camada lipoproteica, denominada envelope, que o recobre e faz com que as células do sistema imune não o reconheçam como antígeno. Além disso, são importantes na fixação do vírus à célula. É uma estrutura produzida pela célula hospedeira que pode ou não estar presente no vírion (quando ausente, o vírion é referido como “vírion nú”).

Na parte mais externa do vírion há a presença de espículas (spikes), que são projeções superficiais presentes em todos os vírus nos mais variados tamanhos. Sua função está relacionada a adesão na célula hospedeira. 


SimetriaEditar

As proteínas virais agrupam-se espontaneamente para dar ao capsídeo a característica simétrica. As diferentes simetrias dos vírions incluem:

Simetria.jpg

Simetria dos vírions

Icosaédrica – têm aspecto poliédrico ou esférico, com superfície constituída de 20 faces triangulares e 12 vértices. O ácido nucléico encontra-se altamente compactado e enovelado, pois seu comprimento é maior que o capsídeo. A maioria dos vírus que infectam humanos tem essa simetria, bem como os bacteriófagos.

Ex: polio e herpes 

Helicoidal – têm aspecto de bastão, com capsômeros arranjados em torno do ácido nucléico na forma de uma hélice. As espículas são dispostas radialmente.

Ex: sarampo e raiva 

Complexa ou Indefinida – Podem ter o ácido nucleico no centro do vírion, ou não possuir nenhuma estrutura envolvendo o ácido nucléico, assim como podem ter essa estrutura envolvida por múltiplas camadas. 

Ex: poxvírus


Ácidos nucléicosEditar

Os vírus possuem DNA ou RNA, mas nunca as duas estruturas juntas. Os diferentes tipos de genoma incluem:

DNAfd – DNA de fita dupla

DNAfu – DNA de fita única

RNAfd – RNA de fita dupla

RNAfu – RNA de fita única

Além disso, a estrutura do DNA pode ser circular ou linear, enquanto que a estrutura do RNA é sempre linear. O RNA pode também ser segmentado ou único.

Ex.: herpes - DNAfd linear

SV40 - DNAfd circular

influenza - RNAfu com 8 segmentos

Os vírus que possuem RNA de fita única que atuam diretamente como RNA mensageiro são designados vírus de cadeia positiva (+). Os vírus de cadeia negativa (-) transportam sempre uma enzima RNA polimerase, que, no interior da célula hospedeira, transcreve o RNA negativo em uma cadeia complementar positiva, que irá atuar como mRNA. 

O DNA viral pode também existir como DNA de fita única positiva ou negatia, mas o DNAfu deve ser convertido a DNA de fita dupla para ser transcrito pela RNA polimerase e formar um mRNA. Durante a transcrição só uma fita é lida e considerada positiva, enquanto a outra é considerada negativa

Vale ressaltar que um vírus com genoma diplóide significa que ele tem duas cópias do mesmo genoma (cópia de segurança). 

Junto ao material genético, existem as “proteínas do core” (proteínas do centro) que auxiliam o vírus no processo inicial da infecção.  As polimerases são exemplos dessa proteínas.

LEMBRETE!

Quanto ao tipo de genoma DNAfd; DNAfu; RNAfd; RNAfu
Quanto à disposição do material genético

Linear ou circular/

Segmentado ou único

Quanto a cadeia

RNAfu (+) – funcionam como mRNA

RNAfu (-) – devem formar um RNA complementar que servirá como mRNA

DNAfu – deve ser convertido a DNAfd para formar mRNA

      










Outros componentesEditar

Proteínas – Formam o capsídeo e as enzimas virais que são liberadas dentro da célula hospedeira. Essas enzimas atuam na replicação do ácido nucléico do vírus. Como exemplo, há a RNA polimerase e a Transcriptase reversa (também chamada de DNA polimerase RNA dependente).

Lipídios – Incluem os fosfolipídios (encontrados no envelope viral), glicolipídios, gorduras neutras, ácidos graxos e colesterol. 

Carboidratos – Presente no ácido nucléico (ribose ou desoxirribose) e nas espículas (glicoproteínas). 


Classificação e nomenclaturaEditar

Familia.jpg

Representação esquemática das famílias de vírus que infectam vertebrados

Os esquemas de classificação para vírus de acordo com o hospedeiro ou com o tecido pelo qual o vírus tem afinidade estão em desuso. O esquema de classificação em vigência leva em consideração propriedades primárias (químicas e estruturais) e por isso, não segue regras particulares. 

O Comitê internacional de taxonomia de vírus (CITV) determinou que o nome da família deve terminar em –viridae, os nomes das subfamílias em –virinae e o gênero em –vírus. Os prefixos das famílias geralmente indicam descrições das características das mesmas. O nome da espécie não tem regra pré-definida.

Ex.: Hepadnaviridae - HEPA – fígado/ DNA - natureza química/ VIRIDAE – Vírus

Picornaviridae - PICO – pequeno/ RNA – natureza químca/ VIRIDAE – Vírus



Replicação viralEditar

A replicação viral pode ocorre pelo:

Ciclo Lítico – Fagos virulentos destroem a célula após a replicação do vírus.

Ciclo Lisogênico – Fagos avirulentos integram seu material genético ao genoma da célula e permanecem lá por muito tempo. Sua saída da célula se dá aos poucos, por brotamento ou exocitose.


Ciclo líticoEditar

As fases da replicação viral no ciclo lítico são:

Fixação (adsorção)Editar

Interação específica entre glicoproteínas virais e receptores na superfície da célula susceptível. Essa ineteração é iniciamente fraca (adsorção reversível) e posteriormente se torna forte (adsorção irreversível).

Para vírions nus, as proteínas da superfície do capsídeo são responsáveis pela ligação a um receptor celular. Para vírions envelopados, as espículas desempenham esse papel.


Penetração e desnudamentoEditar

Após a adsorção irreversível, o vírus entra na célula e libera seu material genético.

Há três formas de penetração na célula hospedeira:

PD.jpg

Penetração direta de um vírus

 Penetração Direta – Ocorre geralmente em bacteriófagos e mais raramente em vírus que infectam animais (apenas em vírions nus). Nessa situação, a interação de receptores com o capsídeo faz com que poros na membrana celular se abram e permitam a passagem apenas do material genético. 

Ex.: Picornavírus


FD.jpg

Fusão direta do vírus na membrana celular

 Fusão Direta – O envelope viral se funde com a membrana celular e, em contato com pH ácido, libera o nucleocapsídeo no citoplasma da célula hospedeira. Muitos vírus contêm, em seu envelope, proteínas de fusão que são ativadas durante a adsorção.








Endocit.jpg

Endocitose do vírus

• Endocitose – Após a adsorção, os vírus são englobados pela membrana plasmática, ficando no interior de vesículas nas células. Alguns vírus saem das vesículas em um mecanismo independente de pH. Outros, usam as enzimas da vesícula endocítica e o seu pH ácido para liberar o nucleocapsídeo no citoplasma.

      





Conversão da célula hospedeira em célula produtora de fagosEditar

Período denominado eclipse ou de latência, em que a célula não apresenta aumento do número de partículas virais infecciosas. Ocorre a síntese dos componentes virais dentro da célula hospedeira. Esse processo pode ser dividido em duas etapas: 

Funções Precoces - Eventos que envolvem a invasão da célula hospedeira, síntese de mRNA viral precoce, paralisação da síntese de ácidos nucléicos e proteínas celulares. As proteínas precoces produzidas nessa fase são utilizadas no início do ciclo e incluem nucleases, transcriptase reversa, etc  

Funções Tardias - Tradução do RNA, síntese e a montagem do nucleocapsídeo. Nessa fase são usadas proteínas tardias como proteínas estruturais e enzimas de montagem. 


Montagem (maturação) dos novos vírionsEditar

Quando um número crítico de vários componentes virais foram sintetizados, estes são colocados, junto com o material genético condensado, em partículas virais maduras no núcleo ou citoplasma da célula infectada.  


Liberação Editar

Ocorre a lise da célula hospedeira, com liberação dos vírions. A enzima endolisina (produzida na fase tardia) é responsável pela lise.  


Ciclo lisogênicoEditar

As fases de replicação no ciclo lisogênico são:

Fixação (adsorção)Editar

Igual ao ciclo lítico


Penetração e desnudamentoEditar

Igual ao ciclo lítico


Síntese da Proteína RepressoraEditar

Síntese de mRNA viral que codifica proteína repressora das funções líticas, ou seja não ocorre a produção de enzimas relacionadas à reprodução viral nem à lise da célula. A enzima repressora pode ser destruída para desencadear o ciclo lítico. 

Integração do material genético viralEditar

Ocorre a inserção do material genético viral (em forma de DNA) no genoma celular. Essa integração forma o prófago, e pode ocorrer em sítios específicos (Ex: γ) ou inespecíficos (Ex:Mu)

Por entrar em sítios inespecíficos, o MU pode entrar em qualquer região do genoma da célula hospedeira e com isso pode atingir funções variadas da célula. O Papiloma vírus está dentro dessa classificação e provoca câncer por atingir loci de replicação.





LisogeniaEditar

A célula hospedeira multiplica-se replicando o prófago como parte do seu cromossomo. Alguns vírions podem ser liberados por brotamento ou exocitose, sem causar lise da célula. 

Ciclos.jpg

Ciclo lítico e lisogênico

                  








Diagnóstico laboratorialEditar

O diagnóstico laboratorial é feito por várias razões:

Definição de quimioterapia adequada -  Identificar qual o vírus causador da doença e promover o tratamento correto

Identificação de resistência à terapia – Proporcionar o correto ajuste da terapia

Acionamento de medidas específicas corretas visando melhorar o prognóstico do paciente – Intervir para melhorar o prognóstico do paciente

Prevenção / Acionamento de medidas de saúde pública – Tomar medidas para melhorar a saúde pública da região e evitar futuras infecções

Pesquisa – Identificar novas vias terapêuticas, vacinas, diagnósticos.



As três principais estratégias para o diagnóstico laboratorial são:

Isolamento e propagação viral em cultura de células, seguido de identificação

Detecção e quantificação de anticorpos 

Detecção direta do genoma ou antígenos virais 

As duas primeiras técnicas são as mais tradicionais, sendo a técnica de propagação viral em cultura de células considerada padrão-ouro (“Gold Standard”). Essa técnica tem elevada sensibilidade e permite a descoberta de novos vírus e produção de massa viral para utilização em vacinas. Porém, é um método caro, que demanda tempo e pode sofrer interferência de algumas condições, a saber: temperatura, pressão osmótica, pH, carboidratos, íons inorgânicos, soro sanguíneo, gases dissolvidos, outros.  

DL.jpg

Esquema sobre o diagnóstico laboratorial de vírus Fonte: Slides do professor Paulo França

Há duas formas de realizar esse método: o primeiro envolve o uso de tecidos normais que originam células primárias (se replicam após serem retiradas de seu tecido). Porém essas células são rapidamente inviabilizadas e devem sofrer transformação por agentes químicos ou ultravioletas para imortalizar-se. A outra forma envolve o uso de um tumor transplantável, o qual já possui células imortalizadas.

   

Após a propagação é feita a identificação dos efeitos citopáticos (as modificações causadas nas células pelo vírus) característicos, in situ e/ou por fixação/coloração. Pode ser encontrada a formação de corpúsculos citoplasmáticos ou nucleares ou de sincícios (fusão de várias células formando uma grande célula multinucleada). Em seguida, pode-se fazer testes complementares, como o teste de hemaglutinação e testes sorológicos.  


Referências bibliográficasEditar

TEIXEIRA, L. M. R. Anotação da aula da Disciplina de Microbiologia e Parasitologia. UNIVILLE. 12/09/2013 

PELCZAR, M., CHAN, E., KRIEG, N. Microbiologia - conceitos e aplicações. 2.ed. v. I. São Paulo: MAKRON Books, 1996.

TRABULSI, L.R., ALTETRTHUM, F. Microbiologia. 5.ed. São Paulo: Atheneu, 2008.


Links relacionadosEditar

Estrutura dos Vírus

Doenças humanas virais

Estudo sorológico de prevalência de quatro viroses humanas em três populações isoladas na Amazônia Brasileira

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