Embed Size (px)
Citation preview
Introdução à VirologiaEstrutura, Morfologia e Replicação Viral
Prof Flávio Borges
Ubiquidade dos vírus
• Todos e qualquer organimo é potencialmente parasitado por algum tipo de vírus
• Consequência evolutiva Natureza predatória: todo virus é um parasita obrigatório
Co-evolução Vírus Hospedeiro
Moldar características da célula para favorecer sua replicação
Resultante: prejuízo de funções celulares normais
Pressão seletiva sobre o hospedeiro
Doença = Alteração de função ou característica celular/tecidual,
ou morte celular, gerada pelainfecção
Contra-adaptação do hospedeiro(em detrimento do virus)
Pressão seletiva sobre o vírus
Contra-contra-adaptação do virus
Contra-contra-contra-adaptação do hospedeiro
Co-evolução Vírus Hospedeiro
Tendência ao equilíbrio Diminuição das pressões seletivas
Doenças graves representam desequilíbrio Vírus/Hospedeiro
Manutenção das viroses (controle da letalidade)
Doenças emergentes
Virulência: medida empírica da quantidade de dano que um determinado virus causa ao hospedeiro
Co-evolução Vírus Hospedeiro
• Conceito errado: adaptação virus/hospedeiro e equilíbrio não implicam, necessariamente, em ausência de doença
O vírus não se “importa” se ele vai causar ou não dano ao hospedeiro – adaptação significa apenas que ele deve adquirir nível de virulência suficiente que permita sua replicação e transmissão ANTES da falência do hospedeiro
Vírus do trato respiratório superior – Gripe
Transmissão aéreaTosse, escorrimento nasal, espirro
Favorecimento da transmissão
Vírus entérico – RotavírusTransmissão por fezes contaminadas
Diarréia
Vírus causadoes de DST Poxvírus (varíola)
Transmissão por contato Lesões externas
Arbovírus - Dengue) Transmissão por vetorartrópode
Prostração do hospedeiro
Importância dos Vírus
Médica
EconômicaVeterinária
Agricultural
Picornavirus (+100 virus)-Polio-Gripes-Enteroviroses-Hepatite A
Calicivirus (9 sorotipos)-Gastroenterites
Astrovirus (8sorotipos)-Gastroenterites
Togavirus (23 virus)-Rubéola-Encefalites-Poliartrites-Pustulação (rash)
Flavivirus (+50 sorotipos)-Encefalites-Dengue-Febre Amarela-Hepatite C, E e G
Coronavirus (2 virus)-Resfriados-gastrites
Rabdovirus (8 sorotipos)-Raiva
Paramyxovirus (+50 virus e sorotipos)-Caxumba-Sarampo-Doenças respiratórias
Filovirus (2 virus)-Febre hemorrágica
Orthomyxovirus (# indeterminado)-Gripes severas-Doenças respiratórias
Bunyavirus (+50 virus)-Febre hemorrágica-Encefalites-Pustulação
Arenavirus (+20 virus)-Febre Hemorrágica-Encefalites
Reovirus (# indeterminado)-Gastroenterites infantis
Rotavirus (+50 sorotipos)-Gastroenterites-Exantema subito
Retrovirus (+ 50 virus)-Imunodeficiência-Leucemia-Hiperplasias-Cânceres
Papilomavirus (+100 sorotipos)-Verrugas-Condilomas genitais-Hiperplasias-Cânceres
Adenovirus (49 sorotipos)-Doenças respiratórias-Hiperplasia Herpesvirus (+50 virus)
-Catapora-Herpes Zoster-Herpes labial/genital-Encefalites-Herpes Ocular-Hiperplasias-Canceres
Poxvirus (5 virus)-Doença Sistêmica-Pustulação-Hiperplasia
Hepadnavirus (1 virus)-Hepatite-Cancer
Tamanho dos vírus
Tamanho da partícula: 15 a 300 nm
1nm = 1/10.000.000 cm
Vírus da Poliomielite (menor vírus humano)
Vírus Vaccínia / Varíola (maior vírus animal/humano)
Estrutura Viral Básica
Cerne (DNA ou RNA)
Capsídeo (proteína)
Espículas ou receptores viraisProteínas e carboidratos
Envelope(Lipídeos + receptores)
VIRUS NÃO ENVELOPADO
VIRUS ENVELOPADO
Tipos de estruturas Capsídeo Helicoidal
Subunidades protéicas são equivalentes entre si e estão ligadas de modo a formar um eixo de rotação ao redor do ácido nucléico)
Ex:Vírus do Sarampo, Caxumba, Raiva
Tipos de estruturas Capsídeo Helicoidal
Vírus Helicoidal envelopado
Vírus Helicoidal não-envelopado
Tipos de estruturas Capsídeo Icosaédrico
Capsídeo construído por CAPSÔMEROS que se ligam formando um sólido geométrico (icosaedro)
As subunidades do capsideo estão localizadas ao redor dos vértices ou faces do icosaedro.
Um icosaedro é formado por 20 triângulos eqüiláteros organizados sobre a face de uma esfera.
Ex:Herpesvírus Poliovírus Adenovírus
Tipos de estruturas Estrutura Complexa
Subunidades protéicas do capsídeo se ligam formando estrutura complexa, sem conformação geométrica definida
Ex: Varíola, Vaccínia, Ebola
Tipos de estruturas Capsídeo Binária
O capsídeo viral pode ser dividido em apenas dois planos idênticos
Ex: Bacteriófago T4
Princípios da replicação Viral
Vírus são Parasitas intracelulares obrigatórios
Os ciclos replicativos dos vírus variam de acordo com a duração, local da multiplicação, destino da célula infectada (ciclo lítico ou não) e produtividade viral.
Alguns vírus são capazes de entrar em estados latentes, onde não há produção de progênie viral
Replicação Viral6 fases
Membrana Citoplasmática
Vírion
Receptor celular
CitoplasmaMeio Extracelular
2 - Penetração
1 - Adsorção
3 - Desnudamento
4 - Biossíntese
5 - Morfogênese
6 - Liberação
Replicação Viral1 - Adsorção
• Ligação específica entre os receptores virais e receptores celulares localizados na membrana citoplasmática
Receptor Viral
Replicação Viral 1 - Adsorção
• Receptores virais estão diretamente relacionados com Tropismo celular/tecidual e a especificidade de hospedeiro
Linfócito TN
eurônioF
ibroblasto
HIV
x
x
CD4-
CD4-
CD4+
x
x
CD4 Humano
CD4 Felino
CD4 Aviário
Receptor Celular
Co-receptor Celular
• Em adição aos receptores primários, alguns vírus também interagem com receptores secundários (co-receptores). A ligação pode ocorrer ao vírus nativo ou a formas virais alteradas como resultado de sua ligação ao receptor primário.
Replicação Viral 1 - Adsorção
• A etapa de adsorção viral pode ser bloqueada pela presença de inibidores específicos
x
Replicação Viral 1 - Adsorção
Replicação Viral 2 - Penetração
Envelope Viral
Receptor Viral
Membrana Celular
Citoplasma Citoplasma
a) Fusão de Membranas
Receptor Celular
Citoplasma
Replicação Viral 2 - Penetração
b) Endocitose mediada por Receptor
b.1 – Fusão do endossomo
Citoplasma
Citoplasma
Citoplasma
Citoplasma
Citoplasma
Replicação Viral 2 - Penetração
Citoplasma
b) Endocitose mediada por Receptor
b.2 – Lise do endossomo
Citoplasma
Citoplasma
Citoplasma
Citoplasma
Ligante
Sinalização
• Como o vírus induz a formação do endossomo após sua ligação?
Processo fisiológico comum da via endocítica
Receptor Celular
Membrana citoplasmática
Recrutamento de proteínas indutoras de endocitose
Endocitose dependente de ClatrinaEndocitose dependente de CaveolinaEndocitose dependente de “Lipid-rafts”
Replicação Viral 2 - Penetração
Replicação Viral 2 - Penetração
Endocitose dependente de caveolina
Endocitose dependente de clatrina
Fusão de membranas
Endocitose independente de clatrina/caveolina
• A etapa de desnudamento ocorre, em muitos casos, simultaneamente à penetração, e consiste na degradação do capsídeo/nucleocapsídeo viral seguido da exposição do material genético do vírus no respectivo sítio replicativo
Penetração Desnudamento
Ácido nucléico exposto no sítio replicativo
Replicação Viral 3 - Desnudamento
Sindbis Virus (Togaviridae) Influenza Virus (Orthomyxoviridae) Bacteriófago T4
Replicação Viral 3 - Desnudamento
Exemplos:
• Para conseguir expressão, replicação e o “alastramento” de seus genes, os diferentes vírus evoluíram muitas estratégias genéticas e bioquímicas diferentes, dependendo de fatores tais como:
– Natureza do material genético viral– Características fisiológico-bioquímicas da célula hospedeira
– Sítio de replicação intracelular
Replicação Viral 4 - Biossíntese
1
RNA genômico
mRNA único
Poliproteína
Processamento proteolítico
Proteínas individuaisPoliovirus (Picronaviridae)
Replicação Viral 4 - Biossíntese
Estratégia de Síntese protéica: genoma Monocistrônico (RNA)
2
RNA genômico
Vários mRNAs individuais
Proteínas individuais
Parainfluenza Virus (Paramyxoviridae)
Replicação Viral 4 - Biossíntese
Estratégia de Síntese protéica: genoma Policistrônico (DNA / RNA)
Conceito: Montagem das subunidades protéicas (e dos componentes da membrana no caso dos vírus envelopados) e empacotamento do ácido nucléico viral, com formação de novas partículas virais completas em um determinado sítio da célula.
Replicação Viral 5 - Morfogênese
Sítio nuclear
Sinais de localização nuclearSinais de exportação nuclear
Sítio Citoplasmático
Tradução em Ribossomos livresModificações pós-traducionaisVias secretórias celulares
• Sítios replicativos = Fábricas virais
Replicação Viral 5 - Morfogênese
Montagem das subunidades protéicas e empacotamento do ácido nucléico viral
Replicação Viral 5 - Morfogênese
Replicação Viral 5 - Morfogênese
• Vírus envelopados: Vírus não são capazes de sintetizar lipídeos. Assim envelopes devem ser adquiridos de compartimentos membranosos da célula (previamente modificados por proteínas virais)
• O processo de liberação está intimamente relacionado com as características biológicas do vírus
– Envelopado x Não-envelopado– Lítico x Lisogênico– Sítio de Replicação celular
Replicação Viral 6 - Liberação
• Modelo simples – Ciclo lítico x Ciclo lisogênico (bacteriófago T4)
Replicação Viral 6 - Liberação
Replicação Viral 6 – Liberação – Modelos complexos
Brotamento
Fusão de envelope externo
Liberação propulsionada
