Ipo pg 2007.06.02 aula1

Introdução aos VírusIntrodução aos VírusHugo Sousa

Aluno Doutoramento ICBAS-UP

Grupo Oncologia Molecular IPO Porto

[email protected]

2 de Junho de 2007

Inst

ituto

Por

tugu

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Porto

Gru

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mailto:[email protected]

TópicosTópicosPerspectiva Histórica

Definição

Estrutura

Replicação

Classificação

Efeitos Celulares

Infecções Virais

Perspectiva HistóricaPerspectiva Histórica


História

◦ Os vírus existem desde que há vida.

◦ Alguns vírus provavelmente evoluiram com a espécie humana.

Com a agricultura e domesticação dos animais, ocorre um

aumento da população e o contacto próximo entre algumas

espécies animais, facilitando a transmissão dos vírus intra e

interespécies.


História

Muitas epidemias de origem vírica ocorreram antes de se conhecer

a natureza dos seus agentes causadores.

Agentes que não eram visualizados no microscópio

Agentes que atravessavam os filtros que filtrariam as bactérias de

menores dimensões

Seriam toxinas ou venenos???


História

Primeiro registo de um vírus1892 - Ivanowsky.

Observa que a doença do mosaico do tabaco era transmissivel por um agente capaz de

passar por filtros que retinham as bactérias

1898 - Beijerink

Confirma as observações de Ivanowsky e determina que o agente patogénico deverá ser

um agente ainda não conhecido e não uma bactéria.

1898 - Loeffler and Frosch

É observado que estes agentes não sobrevivem na ausência de um hospedeiro.

Nome original:

contagium vivium fluidum (fluido contagioso)

Termo correcto:

virus (veneno em Latim)

Vírus da Febre AmarelaO vírus da febre amarela, uma doença tropical

com mortalidade acima de 30%, é o primeiro vírus

humano a ser detectado (1900).

No entanto, a febre amarela não parecia ser

contagiosa directamente entre os humanos,

tendo-se mais tarde descoberto que o vector de

transmissão é o mosquito.

1901 - Walter Reed

Demonstra a natureza viral da doença e Jesse

Lazear inoculou-se voluntariamente para

demonstrar o modo de transmissão e morreu.

VaríolaO aparecimento da varíola provavelmente ocorreu

com a domesticação do gado, pois existem

registos de cerca de 1000 anos A.C. na região da

India e Médio-Oriente

Em cerca de 700 D.C. alastra ao Norte de Africa e

Europa e chega à américa através dos colonos

Europeus dizimando as populações indias.

No século XX ocorreram cerca de 300 milhões de

mortes por varíola, significando uma mortalidade

de 30-35%.

Primeira Vacinação1000 D.C.

Surge a primeira vacinação, denominada de VARIOLAÇÃO. Consistia na introdução de

pús de uma pústula com varíola na pele para provocar o contacto e activar uma

resposta do corpo. Contudo, Apresentava uma mortalidade de 2%.

1798

Edward Jenner observa que os tratadores/ordenha de gado em quem a varíola bovina

causava uma lesão benigna na mão eram resistentes à varíola humana.

Decide então vacinar um rapaz (James Phipps) com pús de uma lesão de varíola bovina

e posteriormente quando submetido a inoculação directa da doença James Phipps não

apresentava sinais de varíola

Surge o termo VACINA do latim vacca

Primeira Vacinação e Erradicação1959 - OMS implementa plano de erradicação da varíola

1977 - Último caso registado de varíola

1979 - O mundo é declarado livre da varíola

1982 - Fim da vacinação em massa

HIV - Retrovírus1981

Um artigo no New England Journal of Medicine reporta o caso de um jovem saudável

com infecções oportunistas caracteristicas de idade avançada e imunosupressão

1983

Gallo e Montagnier identificam o HIV como o agente da Acquired Immune Deficiency

Syndrome (AIDS).

Retrovírus… o grande dogmaOs retrovírus já eram conhecidos devido ao seu papel em algumas neoplasias:

1911 - Peyton Rous (Prémio Nobel em 1966) descobre o Vírus do Sarcoma de Rous que

causa tumores nas aves.

1970 - Temin e Baltimore (Prémio Nobel em 1975) identificaram a Transcriptase Reversa

codificada pelos retrovírus e responsável pela passagem de RNA>DNA.

1976 - Bishop e Varmus (Prémio Nobel em 1989) descobrem a origem celular de

oncogenes virais

1977 - Descoberta de genes supressores tumorais (ex:p53) usando o vírus SV40.

Bactériofagos…

Um vírus?? Uma Bactéria??

1915 - Twort descreve morte de bactérias devido a

um agente infeccioso propondo a ideia de vírus de

bactéria - Bacteriofago lítico.

1949 - Lwoff descobre o fago lisogénico (Phage), cuja

principal característica é que o DNA do fago é

incorporado no genoma do hospedeiro e não é

produzido vírus.

DefiniçãoDefiniçãoO que são os Vírus?

O que são os Vírus???O que são os Vírus???

Parasita intracelular obrigatório

Material genético rodeado por proteínas

Dimensões sub-microscópicas (20 – 400 nM)

◦ Partículas observadas ao microscópio electrónico


Bactérias Vírus

Parasita intracelular não sim

Membrana plasmática sim não

Fisão binária sim não

Possuem DNA e RNA sim não

Produção de ATP sim não

Ribossomas sim não

Sensíveis a antibióticos sim não

Vírus vs Bactérias…


A Virus is a package of genetic information protected by a

protein shell for delivery into a host cell to be expressed

and replicated.

Curvas de “crescimento” viralCurvas de “crescimento” viral

EstruturaEstruturaMaterial genético

Cápside

Envelope

Tamanho e Forma

Ácidos NucleicosÁcidos Nucleicos

Informação Genética (RNA ou DNA)

◦ Cadeia simples ou dupla;

◦ Linear ou circular;

◦ Segmentada ou não segmentada;

Ácidos NucleicosÁcidos Nucleicos

Cápside – “cobertura” exterior de proteínas

◦ Composta por capsómeros

◦ Função :

Proteger o ácido nucleico das condições ambientais adversas

Envolvida na ligação às células do hospedeiro

CápsideCápside

Cápside – “cobertura” exterior de proteínas

◦ Duas formas:

CápsideCápside

Icosaédrica Helical

Núcleocapsídeo

CápsideCápside

Nucleocapsídeo

Envelope - Camada lipídica exterior

◦ Deriva das membranas celulares do hospedeiro;

◦ Proteínas com importante papel no ciclo celular (ligação e fusão

nas células);

EnvelopeEnvelope

Vírus com envelope icosaédrico Vírus com envelope helical

TamanhoTamanho

TamanhoTamanho

FormaForma

FormaForma

Vírus ComplexosVírus Complexos

Bacteriofagos

◦ Infectam bactérias;

◦ Cápside icosaédrica;

◦ Cauda helical;

◦ Fibras da cauda que estão

envolvidas na ligação ao

hospedeiro;

Resumindo…Resumindo…

Os Vírus:

◦ Possuem informação genética;

◦ Possuem cápside proteica;

◦ Em alguns casos, possuem envelope;

◦ Não possuem maquinaria específica;

◦ Não ingerem nutrientes;

◦ Não produzem resíduos;

◦ Não têm metabolismo;

No entanto, eles replicam-se!!!!

Replicação VíricaReplicação VíricaO que é necessário para que um vírus

consiga infectar uma célula e replicar-se?

ReplicaçãoReplicação

Células Permissívas…

Têm tudo o que os vírus precisam:

◦ Receptores aos quais o vírus se liga;

◦ Maquinaria celular necessária – ribossomas;

Replicação - EtapasReplicação - Etapas

Attachment

Uncoating

Replication

Assembly

Egress

Replicação - EtapasReplicação - Etapas

LIGAÇÃO

PENETRAÇÃO

UNCOATING

SÍNTESE MONTAGEM

LIBERTAÇÃO

Ciclo LíticoCiclo Lítico

Ligação

Elevado grau de especificidade;

Tropismo preferencial;

Penetração

Composição do envelope – semelhante à membrana celular

Vírus sem envelope – endocitose ou formação de poros

Ciclo LíticoCiclo Lítico

Síntese

Os vírus de RNA precisam de enzimas próprias para

transcrever os seus mRNAs e normalmente replicam-se no

citoplasma. Os retrovírus são os únicos vírus de RNA que

possuem uma enzima denominada Transcriptase Reversa (RT).

Montagem

Libertação (Líse Celular)

Ciclo LisogénicoCiclo Lisogénico

Ciclo Lisogénico

Os vírus não se replicam

imediatamente;

Formação de um

provírus e integração do

material genético no

genoma do hospedeiro;

Replicação de FagosReplicação de Fagos

Replicação de FagosReplicação de Fagos

ClassificaçãoClassificaçãoClassificação de Baltimore

tipo de ácido nucléico

Classificação de BaltimoreClassificação de Baltimore

Classificação de BaltimoreClassificação de Baltimore

Class I – DNA de cadeia dupla

Class IIa – DNA de cadeia simples positiva

Class IIb – DNA de cadeia simples negativa

Class III – RNA de cadeia dupla

Class IV – RNA cadeia simples positiva (sequência genómica =

mRNA; pode ser traduzida directamente)

Class V – RNA cadeia simples negativa (sequência complementar

ao mRNA)

Class VI – RNA cadeia simples positiva, que requer a síntese de

uma molécula de DNA de cadeia dupla (retrovírus)

Compiled from 'Virus Taxonomy', the Sixth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) 1995. N.B: you can search this document using the "Find" command of the browser (Edit Menu)63U-11 virus, Bunyaviridae75V-2374 virus, Bunyaviridae75V-2621 virus, Bunyaviridae78V-2441 virus, Bunyaviridae Abadina virus, ReoviridaeAbelson murine leukemia virus, RetroviridaeAbras virus, BunyaviridaeAbraxas grossulariata cypovirus 8, ReoviridaeAbraxas grossulariata NPV, BaculoviridaeAbsettarov virus, FlaviviridaeAbu Hammad virus, BunyaviridaeAbu Mina virus, BunyaviridaeAbutilon mosaic virus, GeminiviridaeAcado virus, ReoviridaeAcalypha yellow mosaic virus, GeminiviridaeAcantholyda erythrocephala NPV, BaculoviridaeAcara virus, BunyaviridaeAcciptrid herpesvirus 1, HerpesviridaeAchaea janata NPV, BaculoviridaeAcherontia atropas virus, TetraviridaeAcheta domestica densovirus, ParvoviridaeAcholeplasma phage Oc1r, InoviridaeAcholeplasma phage 10tur, InoviridaeAcholeplasma phage L2, PlasmaviridaeAcholeplasma phage L51, InoviridaeAcholeplasma phage M1, PlasmaviridaeAcholeplasma phage MV-L1, InovindaeAcholeplasma phage MVG51, InoviridaeAcholeplasma phage 01, PlasmaviridaeAcholeplasma phage vl, PlasmaviridaeAcholeplasma phage v2, PlasmaviridaeAcholeplasma phage v4, PlasmaviridaeAcholeplasma phage v5, PlasmaviridaeAcholeplasma phage v7, PlasmaviridaeAchroia grisella NPV, BaculoviridaeAcidalia carticcaria NPV, BaculoviridaeAcleris gloverana NPV, BaculoviridaeAcleris variana NPV, BaculoviridaeAcrobasis zelleri entomopoxvirus, PoxviridaeAcronicta aceris NPV, BaculoviridaeActebia fennica NPV, BaculoviridaeActias selene Cypovirus 4, ReoviridaeActias selene NPV, BaculoviridaeActinomycetes phage 108/016, MyoviridaeActinomycetes phage 119, SiphoviridaeActinomycetes phage A1-Dat, SiphoviridaeActinomycetes phage Bir, SiphoviridaeActinomycetes phage f115-A, SiphoviridaeActinomycetes phage f150A, SiphoviridaeActinomycetes phage f31C, Siphoviridae

•Actinomycetes phage M1, SiphoviridaeActinomycetes phage MSP8, SiphoviridaeActinomycetes phage P-a-1, SiphoviridaeActinomycetes phage R1, SiphoviridaeActinomycetes phage R2, SiphoviridaeActinomycetes phage SK1, MyoviridaeActinomycetes phage SV2, SiphoviridaeActinomycetes phage VP5, SiphoviridaeAdelaide River virus, RhabdoviridaeAdeno-associated virus 1, ParvoviridaeAdeno-associated virus 2, ParvoviridaeAdeno-associated virus 3, ParvoviridaeAdeno-associated virus 4, ParvoviridaeAdeno-associated virus 5, ParvoviridaeAdisura atkinsoni NPV, BaculoviridaeAdoxophyes orana NPV, BaculoviridaeAedes aegypti densovirus, ParvoviridaeAedes aegypti entomopoxvirus, PoxviridaeAedes aegypti NPV, BaculoviridaeAedes albopictus densovirus, ParvoviridaeAedes annandalei NPV, BaculoviridaeAedes atropalpus NPV, BaculoviridaeAedes epactius NPV, BaculoviridaeAedes nigromaculis NPV, BaculoviridaeAedes pseudoscutellaris densovirus, ParvoviridaeAedes scutellaris NPV, BaculoviridaeAedes sollicitans NPV, BaculoviridaeAedes taeniorhynchus NPV, BaculoviridaeAedes tormentor NPV, BaculoviridaeAedes triseriatus NPV, BaculoviridaeAedia leucomelas NPV, BaculoviridaeAeromonas phage 29, MyoviridaeAeromonas phage 37, MyoviridaeAeromonas phage 43, MyoviridaeAeromonas phage 44RR2.8t, MyoviridaeAeromonas phage 51, MyoviridaeAeromonas phage 59.1, MyoviridaeAeromonas phage 65, MyoviridaeAeromonas phage Aeh1, MyoviridaeAeromonas phage Aeh2, MyoviridaeAfrican cassava mosaic virus, GeminiviridaeAfrican green monkey cytomegalovirus, HerpesviridaeAfrican green monkey HHV-like virus, HerpesviridaeAfrican green monkey polyomavirus, PapovaviridaeAfrican horse sickness viruses 1 to 10, ReoviridaeAfrican swine fever virus, African swine fever-like virusesAG83-1746 virus, BunyaviridaeAG83-497 virus, BunyaviridaeAgaricus bisporus virus 1, UnassignedAgaricus bisporus virus 4, Partitiviridae

Agraulis vanillae virus, TetraviridaeAgrobacterium phage PIIBNV6, MyoviridaeAgrobacterium phage PS8, SiphoviridaeAgrobacterium phage PT11, SiphoviridaeAgrobacteriurn phage Y, SiphoviridaeAgrochola helvolva cypovirus 6, ReoviridaeAgrochola lychnidis cypovirus 6, ReoviridaeAgropyron mosaic virus, PotyviridaeAgrotis exclarnationis NPV, BaculoviridaeAgrotis ipsilon NPV, BaculoviridaeAgrotis segeturn cypovirus 9, ReoviridaeAgrotis segeturn NPV, BaculoviridaeAguacate virus, BunyaviridaeAhlum water-borne virus, TombusviridaeAino virus, BunyaviridaeAkabane virus, BunyaviridaeAKR (endogenous) murine leukemia virus, RetroviridaeAlabama argillacea NPV, BaculoviridaeAlajuela virus, BunyaviridaeAlcaligenes phage 8764, SiphoviridaeAlcaligenes phage A5/A6, SiphoviridaeAlcaligenes phage A6, MyoviridaeAlcelaphine herpesvirus 1, HerpesviridaeAlcelaphine herpesvirus 2, HerpesviridaeAlenquer virus, BunyaviridaeAletia oxygala NPV, BaculoviridaeAleutian disease virus, ParvoviridaeAleutian mink disease virus, ParvoviridaeAfalfa cryptic virus 1, PartitiviridaeAlfalfa cryptic virus 2, PartitiviridaeAlfalfa latent virus, CarlavirusAlfalfa mosaic virus, BromoviridaeAlfuy virus, FlaviviridaeAllerton virus, HerpesviridaeAlligatorweed stunting virus, ClosterovirusAllitrich herpesvirus 1, HerpesviridaeAllomyces arbuscula virus, UnassignedAlmeirim virus, ReoviridaeAlmpiwar virus, RhabdoviridaeAlphaea phasma NPV, BaculoviridaeAlsophila pometaria NPV, BaculoviridaeAlstroemeria mosaic virus, PotyviridaeAlstroemeria streak virus, PotyviridaeAlstroemeria virus, CarlavirusAltamira virus, ReoviridaeAlteromonas phage PM2, CorticoviridaeAmapari virus, ArenaviridaeAmaranthus leaf mottle virus, PotyviridaeAmathes c-nigrum NPV, BaculoviridaeAmazon lily mosaic virus, Potyviridae

Aglais urticae cypovirus 2, ReoviridaeAglais urticae cypovirus 6, ReoviridaeAglais urticae NPV, BaculoviridaeAgraulis vanillae cypovirus 2, ReoviridaeAgraulis vanillae densovirus, ParvoviridaeAgraulis vanillae NPV, BaculoviridaeAndraca bipunctata GV, BaculoviridaeAneilema virus, PotyviridaeAngel fish reovirus, ReoviridaeAnhanga virus, BunyaviridaeAnhembi virus, BunyaviridaeAnisota senatoria NPV, BaculoviridaeAnomala cuprea entomopoxvirus, PoxviridaeAnomis flava NPV, BaculoviridaeAnomis sabulifera NPV, BaculoviridaeAnomogyna elimata NPV, BaculoviridaeAnopheles A virus, BunyaviridaeAnopheles 8 virus, BunyaviridaeAnopheles crucians NPV, BaculoviridaeAntequera virus, BunyaviridaeAnthela varia NPV, BaculoviridaeAnthelia hyperborea NPV, BaculoviridaeAntheraea eucalypti virus, TetraviridaeAntheraea mylitta cypovirus 4, ReoviridaeAntheraea paphia NPV, BaculoviridaeAntheraea pemyi cypovirus 4, ReoviridaeAntheraea pemyi NPV, BaculoviridaeAntheraea polyphemus NPV, BaculoviridaeAntheraea yamamai NPV, BaculoviridaeAnthonomus glandis PV, BaculoviridaeAnthoxan, thum latent blanching virus, HordeivirusAnthoxanthum mosaic virus, PotyviridaeAnthrenus museorum NPV, BaculoviridaeAnthriscus virus, CarlavirusAnthriscus yellows virus, SequiviridaeAnticarisia gemmatalis MNPV, BaculoviridaeAntitype xanthomista cypovirus 6, ReoviridaeAotine herpesvirus 1, HerpesviridaeAotine herpesvirus 2, HerpesviridaeAotine herpesvirus 3, HerpesviridaeApamea anceps GV, BaculoviridaeApamea anceps NPV, BaculoviridaeApamea sordens GV, BaculoviridaeApanteles fumiferanae virus, PolydnaviridaeApeu virus, BunyaviridaeAphid lethal paralysis virus, PicornaviridaeAphodius tasmaniae entomopoxvirus, PoxviridaeApocheima cinerarius NPV, Baculoviridae

Classificação e TaxonomiaClassificação e Taxonomia

A nomenclatura ou classificação é atribuída em função

dos dados conhecidos na data da descoberta…

Consoante as doenças às quais estão associados (exº: HIV);

Alterações histológicas que causam (exº: Citomegalovírus);

Local de isolamento (exº: Enterovirus);

Locais ou pessoas que o descobriram (exº: Vírus de Epstein-Barr

ou Vírus de Nilo)

Características Bioquímicas/genéticas (exº: Retrovírus)

Classificação e TaxonomiaClassificação e Taxonomia

A Classificação Taxonómica dos vírus tem em conta:

Estrutura;

Tipo e Forma dos ácidos nucleicos;

Presença ou ausência de Envelope;

Modo de replicação;

Organização do genoma ou diferenças antigénicas;

Efeitos nas célulasEfeitos nas célulasMorte celular

Efeitos citopáticos

Infecção ViralInfecção Viral

Morte CelularMorte Celular

As células que suportam a replicação viral são chamadas

permissivas.

As infecções produtivas são citolíticas quando causam a

morte da célula do hospedeiros (citocidas).

As infecções em células não permissivas não geram

progenia viral e são designadas como abortivas.

Morte CelularMorte Celular

Quando o repertório completo de genes virais não é

transcrito ou traduzido em proteínas a infecção é

designada como restritiva. Nas infecções persistentes ou

nas infecções transformantes os ácidos nucleicos podem

permanecer na célula do hospedeiros.

A produção de vírus completos (viriões) pode ou não

acontecer

Efeitos citopáticosEfeitos citopáticos

As alterações na morfologia celular causadas por

infecção viral são designadas por EFEITOS CITOPÁTICOS,

como por exemplo:

Formação de sincícios por fusão com as células adjacentes;

Corpos de inclusão nucleares ou citoplasmáticos;

Infecções ViraisInfecções ViraisConsequências

Infecções ViraisInfecções Virais

Verrugas ou papilomas

Human Papilloma Virus (dsDNA)

Alto risco / baixo risco

Sexualmente transmissível

Tratamento com ácido ou crioterapia


Varíola

Smallpox (dsDNA)

Transmissão por via respiratória

Atravessa a corrente sanguínea

Vacinação eficaz…


Varicela

Varicella-zoster - Herpervirus 3 (dsDNA)


Infecção Latente

Vacinação existente


Rubéola

Paramyxovirus (ssRNA-)


Altamente contagioso



Herpes

Herpes simplex (dsDNA)

HSV1 – Infecções orais e oculares;

HSV2 – infecções genitais e anais;

Tropismo por membranas mucosas

Infecção Latente


Constipações

Rhinovirus (ssRNA-)

Coronavirus (ssRNA+)

+ de 200 tipos

Transmisssão por via respiratória

Gripe

Orthomyxoviruses (ssRNA-)

Transmisssão por via respiratória

Mudam constantemente a sua estrutura antigénica


Poliomielite

Picornavirus (ssRNA+)

Transmisssão por via gastrointestinal

Diferentes serotipos



Raiva

Rhabdovirus (ssRNA-)

Transmisssão via saliva


Mononucleose Infecciosa

Epstein-Barr Virus – Herpesvirus (dsDNA)

Transmisssão via saliva

Infecção Latente

Cancro:

Linfoma Burkitt

Carcinoma Nasofaringe

Etc…


Hepatite

Hepatite A (ssRNA+)

Via Oral-fecal

Hepatite B – hepadnavirus (dsDNA)

Via Sanguínea

Hepatite C – Picornavirus (ssRNA+)

Via Sanguínea


Síndrome da Imunodeficiência Adquirida (SIDA)

Human Immunodeficiency Virus – HIV (ssRNA)

Retrovírus com transcritase reversa

Introdução aos VírusIntrodução aos VírusHugo Sousa

Aluno Doutoramento ICBAS-UP

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