Propriedades gerais dos vírus

Transcrição

1 Propriedades gerais dos vírus

2 Há quanto tempo os vírus existem entre nós?

3 Referências históricas

4 Conceito de microrganismos Leeuwenhoek ( ) Pasteur ( ) Koch ( )

5 Anton van Leeuwenhoek ( ) 1668 A van Leeuwenhoek invention of a simple microscope, observation of bacteria

6 Anton van Leeuwenhoek ( ) 1668 A van Leeuwenhoek invention of a simple microscope, observation of bacteria

7 Histórico (Dimitri Iwanowski (1892) mostrou que extratos de plantas doentes de tabaco podiam transmitir a doença para outras plantas após passagem em filtros de cerâmica fina capazes de reter as menores bactérias). Planta sadia Planta doente

8 Agentes filtráveis 1892 Iwanovsky 1898 Beijerinck: contagium vivum fluidum Principles of Virology, ASM Press

9 Histórico (O Faraó Ramses V morreu de varíola em 1196 AC e a varíola era endêmica na China antes das 1000 AC). Múmia com sinais de varíola Caso de varíola mais recente

10 Man Bitten by Mad Dog. Illustration from an Arabic translation of the Materia Medica, Baghdad, Iraq, This illustration served as the frontispiece of George Baer s book, The Natural History of Rabies, He found this piece in the Freer Gallery of Art, Smithsonian Institution, Washington, DC.

11 Reconhecendo que os sobreviventes da varíola foram protegidos de subseqüente infecções, os chineses inalaram as crostas secas de lesões de varíola como rapé ou inocularam o pus de uma lesão em um arranhão no antebraço - variolação. Edward Jenner quase foi morto pela variolação aos 7 anos! Em 14 de Maio de 1796, ele usou o vírus da varíola bovina para vacinar com sucesso uma criança de 8 anos.

12 Os vírus estão por todo o lugar Infectam todas as formas de vida. Nós comemos e respiramos bilhões de vírus todos os dias. Carregamos material genético viral em nosso genoma.

13 Mais de bacteriófagos nas águas do mundo Um bacteriófago pesa cerca de 1 fentograma (10-15 gramas) x = só a biomassa dos bacteriófagos do planeta excedem a biomassa de elefantes em 1000 vezes

14 Os números dos vírus no mundo

15 Myovirus, collected from the Mediterranean Sea, a type of virus that infect marine cyanobacteria Bacterium, collected from the Southern Ocean, infected with viruses (dark dots) that are replicating within it.

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17 Nearly half of the oxygen produced on the Earth comes from tiny organisms living in the ocean but these little critters do much more. As an added bonus to our oxygenated atmosphere, these plankton form the base of the ocean food web and store carbon from the ocean/atmosphere interface in their tissues. When these organisms die they sink to the ocean floor where the carbon is deposited in the sediment. This process is called the ocean s biological carbon pump.

18 Hoje no mundo existem mais vírus em 1 litro de água do mar costeira do que pessoas no mundo

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20 Há cerca de genomas de HIV no mundo hoje

21 Table 1. Age-adjusted median proportions of diarrheal episodes requiring hospitalizations associated with each enteropathogen in children 0 59 m of age in the world. Lanata CF, Fischer-Walker CL, Olascoaga AC, Torres CX, et al. (2013) Global Causes of Diarrheal Disease Mortality in Children <5 Years of Age: A Systematic Review. PLoS ONE 8(9): e doi: /journal.pone

22 Quão infectados nós estamos? HSV-1, HSV-2, VZV, HCMV, EBV, HHV-6, HHV-7, HHV-8 Para a toda vida! Coexistência benéficos?

23 The human virome in non-pathogenic conditions: distribution of the viral families found in the major human systems Intervirology 2013;56:

24 Sequências de genomas encontrados no corpo humano (sangue) Science News 11 January 2014

25 O genoma humano 3,2 bilhões de bases Principles of Virology, ASM Press

26 A maioria dos vírus que nós infecta tem um pequeno ou mesmo nenhum impacto em nossas vidas imunossuprimidos Principles of Virology, ASM Press

27 A maioria dos vírus apenas passa por nós Ingerimos muitos vírus não-animais no consumo de alimentos... em um estudo, descobriu-se que o repolho comprado em 5 supermercados diferentes em Washington D.C. estavam contaminados com baculovírus, sendo que que cada porção (cerca de 100 cm 2 de folha) continha até 10 8 partículas de um vírus patogênico para uma lagarta do repolho A análise metagenômica de vírus de RNA em fezes humanas revela que a maioria das sequências virais são semelhantes aos vírus das plantas. De sequências obtidas, (91%) se assemelhavam a vírus de plantas. Principles of Virology, ASM Press

28 Catapora Varíola

29 Quem ou o que são os vírus? Definições parasita intracelular obrigatório empacotamento do genoma em uma partícula para transmitir entre hospedeiros genoma viral contêm a informação necessária para iniciar e completar o ciclo infeccioso dentro de uma célula

30 Quem são os vírus? Um parasita, intracelular obrigatório contendo um material genético (DNA ou RNA) envolto por uma camada protéica e/ou membrana (envelope) Principles of Virology, ASM Press

31 Os vírus são vivos? vírus e virion Um organismo com 2 fases virion célula infectada Principles of Virology, ASM Press

32 Origem dos vírus em um mundo de RNA Hipótese pré-celular A) desenvolvimento dos vírus em primeiro lugar ou junto com células com genoma de RNA. B) evolução dos vírus RNA em DNA seguido de infecção de células com genoma de RNA. C) infecção de células dando origem aos 3 domínios (Bactérias, Archea e Eukaria)

33 Origem dos vírus em um mundo com células em primeiro lugar Hipótese pós-celular os vírus surgiram de porções das células que manifestaram habilidades de ir de uma célula a outra. elementos transponíveis (transposons)

34 Já que os vírus são parasitas intracelulares obrigatórios, tudo envolve a relação parasita-hospedeiro Principles of Virology, ASM Press

35 Os vírus benéficos Principles of Virology, ASM Press

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38 Principles of Virology, ASM Press

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40 Qual seria a consequência de se ter um tamanho pequeno?

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44 Comparação do genoma dos Mimivirus em relação a outros vírus já sequenciados Koonin, E. (2005) Gulliver among Lilliputians. Curr. Biol.15: 167-9

45 Pandoravirus Infectam amebas Maior de algumas bactérias

46 Pithovirus sibericum Infectam amebas Maior de algumas bactérias Vírus gigante recuperado de gelo com anos de idade

47 Pesquisador da UFMG descobre o maior vírus já identificado no planeta O tupanvírus foi descoberto no Pantanal brasileiro e é o maior vírus já identificado no planeta, com 2,3 micrômetros de tamanho (foto: Jônatas Santos Abrahão/Divulgação) Tailed giant Tupanvirus possesses the most complete translational apparatus of the known virosphere

48 Genomas

49 Definições Subunidade Cadeia polipetídica que forma a estrutura Unidade estrutural (protômero) Unidade usada para construção de capsídeos e nucleocapsídeos Capsídeo Capsa em latim é caixa Capa protéica envolvendo o genoma Nucleocapsídeo Capsídeo + ácido nucléico Envelope ) membrana viral Bicamada lipídica derivada do hospedeiro Virion Partícula viral infecciosa Principles of Virology, ASM Press

50 Função das proteínas virais Proteção do genoma Montagem de uma capa protéica protetora estável Reconhecimento específico e empacotamento do genoma Interação com a membrana celular do hospedeiro para formar o envelope Principles of Virology, ASM Press

51 Função das proteínas virais Entrega do genoma Ligação com os receptores celulares Descapsidação do genoma Fusão com as membranas celulares Trasnporte do genoma ao sítio apropriado Principles of Virology, ASM Press

52 Os vírus são metaestáveis Devem proteger o genoma (estabilidade) Devem ser capazes de se abrirem na infecção (instabilidade) Os vírus mantém um nível mínimo de energia, usada na descapsidação se sinais corretos forem dados para desencadear o processo Bakugan Principles of Virology, ASM Press

53 Como obter a meta-estabilidade? Estrutura estável criada pelo arranjo simétrico de várias proteínas idênticas, que permitem um contato próximo do ótimo. Estrutura instável estrutura não é permanentemente ligada. pode ser afrouxada ou desestabilizada por completo durante o processo de infecção, expondo ou liberando o genoma. Principles of Virology, ASM Press

54 Formas de genomas encontrados nos vírus Linear Fita simples (ambisense) Circular Fita dupla Covalentemente ligado a proteína Segmentado Fita dupla ligado nas extremidades Fita simples (+) Fita simples (-) DNA com um RNA Covantemente ligado Principles of Virology, ASM Press

55 7 tipos de genomas virais Parvovirus Retrovirus VII Adenovirus Herpes simplex Hepatite B Poliovirus Rotavirus Influenza

56 Estrutura e composição Maior genoma= maior complexidade Proteínas estruturais proteção do genoma ligação à célula fusão do envelope Proteínas não estruturais enzimas fatores de transcrição iniciadores à replicação de ácido nucléico interferência com sistema imune

57 Que tipo de informação existe no genoma viral? Produtos de genes e sinais regulatórios para: replicação do genoma viral montagem e empacotamento do genoma regulação do ciclo de replicação modulação do sistema imune transmissão a outros hospedeiros

58 Virion: estrutura e função Estrutura (o virion) Criado pelo arranjo simétrico de várias proteínas idênticas, proporcionando máximo contato e ligação não covalente Função (entrega do genoma) Estrutura NÃO é ligada de forma permanente pode ser desmontada ou afrouxada na fase de infecção, para liberar ou expor o genoma Principles of Virology, ASM Press

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60 ENVELOPE (a) Semliki Forest virus (b) Influenza virus

61 ENVELOPE Capsídeos podem estar envoltos por uma camada com origem na membrana do hospedeiro: vírus envelopados Envelope: bicamada lipídica derivada da célula hospedeira - O genoma viral não tem uma maquinaria de síntese lipídica Envelope adquirido do brotamento do nucleocapsídeo através da membrana celular - Qualquer membrana celular, sendo vírus-específica Nucleocapsídeos dentro do envelope podem ter simetria helicoidal ou icosaédrica Principles of Virology, ASM Press

62 Glicoproteínas do envelope viral Glicoproteínas de membrana Domínio externo: adsorção, sítios antigênicos, fusão Domínio interno: montagem Espículas Principles of Virology, ASM Press

64 Simplicidade na simetria dos vírus Regras para a auto montagem Regra 1: cada sub-unidade tem contatos idênticos com seu próximo. interações repetitivas de superfícies quimicamente complementares nas interfaces das subunidades, naturalmente levam ao arranjo simétrico. Regra 2: as ligações são geralmente não covalentes. reversíveis. livre de erros. Principles of Virology, ASM Press

65 Icosaédrica Helicoidal Complexa

66 Simetria icosaédrica

71 Adenovirus

72 SIMETRIA ICOSAÉDRICA Baron:Medical Microbiology, online at

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75 SIMETRIA HELICOIDAL

76 Simetria helicoidal adaptado de: Klug and Caspar Adv. Virus Res. 7:225

77 Simetria helicoidal

78 Simetria Helicoidal Principles of Virology, ASM Press

80 Simetria complexa

81 Simetria complexa Bacteriófagos

82 Simetrias dos capsídeos nucleocapsídeo icosaédrico nucleocapsídeo Bicamada lipídica ICOSAÉDRICO ICOSAÉDRICO COM ENVELOPE nucleocapsídeo helicoidal nucleocapsídeo COMPLEXA Bicamada lipídica espículas glicoprotéicas = peplômeros HELICOIDAL HELICOIDAL ENVELOPADOS

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84 UTILIDADES DO CONHECIMENTO DA ESTRUTURA DOS VÍRUS

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86 Classificação dos vírus Natureza e sequência do ácido nucléico no virion Simetria do capsídeo Presença ou ausência de envelope Dimensão do virion e capsídeo Principles of Virology, ASM Press

87 Carolus Linnaeus ( ) 1735 C Linnaeus development of the hierarchical classification (Classes, Orders, Genera, Species) of all organisms and the binomial nomenclature system

88 Classificação dos vírus Sistema hierárquico clássico Reino Filo Classe Ordem (-virales) Família (-viridae) Gênero (-virus)

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