VÍRUS Definição e estrutura viral

Transcrição

1 VÍRUS Definição e estrutura viral A na Cláudia Franco LabVir/ICBS

2 Virologia x outras ciências Bacteriologia, micologia, parasitologia, imunologia Virologia: visualizamos o efeito do vírus na célula

3 Todos os vírus causam danos? Temperatura 55 o C Colonizada Vírus da tolerância termal da Curvularia Curvularia Thermal Tolerance Virus Não colonizada Curvularia protuberata

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5 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

6 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

7 Vírus fazem parte da microbiota? HHV 1, HHV 2, VZV, EBV, HCMV, HHV 6, HHV 7, HHV 8 Estes vírus permanecem no organismo por toda a vida

8 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

9 O que é um vírus?

10 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

11 Os vírus são muito pequenos

12 VÍRUS GRANDES E PEQUENOS

13 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

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15 O vírus dentro do vírus: Sputnik

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18 Classificação dos vírus Natureza e sequencia de ácido nucleico Simetria ou forma do capsídeo Presença ou ausência de envelope Dimensão do virion ou capsídeo

19 Classificação dos vírus ICTV: Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus + de vírus isolados de bactérias, plantas, animais e alocados em 7 ordens, 96 famílias, 420 gêneros e 2618 espécies No oceano há cerca de vírus

20 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

21 Estrutura de um vírus Virion: partícula viral infecciosa

22 Ácido nucleico Características dos Genomas Virais DNA ou RNA Fita dupla ou simples Linear ou circular Segmentado ou não Sequência de aminoácidos

23 DNA Fita simples + ou - RNA Fita dupla Segmentado Dupla fita segmentado Circular

24 Capsídeo Composição: proteica Montagem: em diferentes setores celulares, por autopolimeração

25 Simetria do nucleocapsídeo Icosaédrica, helicoidal, complexa Adenovírus DNA, ñ envelopado Vírus da Raiva RNA, envelopado

26 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

27 Os capsídeos são metaestáveis Devem proteger o genoma (estável) E liberá-lo rapidamente durante a infecção viral (instável)

28 Quebra-cabeças

29 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

30 Integram a membrana Glicoproteínas do envelope Possuem um domínio externo e um interno e região TM Externo: ligação, sítios antigênicos, fusão Interno: montagem, ancoragem

31 Glicoproteína viral Receptor celular Conferem a característica de especificidade aos vírus

32 Replicação viral

33 VÍRUS Replicação viral

34 Estratégias comuns entre os vírus 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

35 Entendendo 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

36 Vírus replicam num ambiente hostil Qual o objetivo da replicação? Produzir progênie viral viável Consequências Nenhuma (maioria dos vírus) Doença (Hepatites virais) Morte do hospedeiro (Ebola)

37 Replicação Replicação em biologia Síntese de moléculas de ácidos nucléicos Em virologia Todo o processo de multiplicação viral

38 Infecção produtiva Alguns conceitos Produção de progênie viral viável Infecção abortiva Ciclo replicativo interrompido Susceptibilidade (receptor) Capacidade das células de serem infectadas Permissividade (enzimas) Ocorrência de multiplicação viral

39 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)

40 Espectro de hospedeiro Conjunto de espécies animais ou de diferentes células Tropismo Predileção por células ou tecidos Presença de receptores Outros conceitos Ex.: H5N1 se liga aos receptores de ác siálico-galactose: aparelho respiratório

41 Ácido siálico e influenzavírus Memb celular Ligação α-2,3 (aves) Humanos: ligação α-2,6 Suínos: possuem ambas as ligações

42 Etapas da replicação 1. Adsorção 2. Penetração 3. Desnudamento 4. Expressão gênica (transcrição e tradução) 5. Replicação do genoma 6. Montagem 7. Liberação

43 Divisão meramente didática Adsorção 2. Penetração 3. Desnudamento 4. Expressão gênica 5. Replicação do genoma 6. Montagem 7. Liberação 7 6 5

44 Fases da infecção viral

45 Vírus lítico

46 Vírus lítico 0/01/19/science DC1/ s1. mov

47 Replicação no hospedeiro

48 Adsorção 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

49 Adsorção

50 Adsorção Vírus que utilizam receptores específicos Rinovírus, poliovírus, FMDV Vírus que utilizam receptores alternativos Herpesvírus, togavírus (rubéola) Vantagem evolutiva??? Receptores virais Maior espectro de hospedeiros e células Vírus DNA (tabela 2) e RNA (tabela 3)

51 Adsorção Tabela 2 Receptores celulares e mecanismos de penetração dos principais vírus DNA Família Vírus Receptor viral Forma/local de Penetração

52 Adsorção Tabela 3 Receptores celulares e mecanismos de penetração dos principais vírus RNA Família Vírus Receptor viral Forma/local de Penetração

53 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

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55 Passagem do vírus pela membrana plasmática Penetração 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

56 Penetração

57 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

58 Vírus DNA Vírus RNA

59 EXPRESSÃO GÊNICA SÍNTESE DE GENOMAS SÍNTESE DE RNA MENSAGEIRO

60 Expressão gênica Os genomas virais de DNA ou RNA são estruturalmente diversos linear circular segmentado Fita única de polaridade (+) Fita única de polaridade (-) Fita dupla Fita dupla parcial

61 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

62 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

63 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

64 Replicação no núcleo Replicação vírus DNA Exceção: poxvírus (replicam no citoplasma) DNA fita dupla: dsdna (Classe I) maioria DNA fita simples: ssdna (Classe II) DNA parcialmente dupla: pdsdna (Classe VII)

65 Classe I: DNA fita dupla Traduzido Transcrito Transcrito Replicado Genoma é copiado pela DNA polimerase hospedeiro (polioma, papiloma) Alguns possuem DNA polimerase viral (Adeno, herpes)

66 Classe I DNA fita dupla Traduzido Transcrito Transcrito Replicado 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

67 Classe II: DNA fita simples Traduzido Transcrito Replicado Replicado NÃO codificam a DNA polimerase Toda replicação é realizada pela polimerase do hospedeiro TT virus **Vírus adeno-associado: Dependovirus)

68 Classe II - continuação Traduzido Transcrito Replicado Replicado 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

69 Classe VII: DNA fita parcialmente dupla Vírus da Hepatite B proteína RNA Genoma ligado a proteínas Genoma ligado a uma pequena sequencia de RNA Um fita completa e a outra parcial

70 Classe VII - continuação Traduzido Transcrito Replicado Transcrito Replicado Replicado Transcriptase reversa 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 X

71 Replicação de vírus RNA 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

72 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)

73 Classe IV: RNAss + Traduzido Replicado Replicado Coronavírus: SARS Febre amarela, dengue, BDVD, Hepatite C Febre aftosa, Rinovírus, Enterovírus Encefalite equina, rubéola

74 Classe IV continuação Traduzido Replicado Replicado RNA polimerase viral: replica o genoma num intermediário de RNA (-) que é replicado em RNA (+)

75 Replicado Classe V: RNAss - Traduzido Replicado Replicado Influenzavírus Parainfluenza, Sarampo, hrsv, Pneumo e Metapneumovirus Vírus da raiva

76 Classe V: RNAss - Replicado Traduzido Replicado Replicado Trazem a RpRd RNA (-) => RNA (+) = mrna mrna sem CAP e cauda de poli A (vai ao núcleo: influenza)

77 Classe III: RNAds Replicado Traduzido Genoma linear ou segmentado Reoviridae: 10 a 12 segmentos (Rotavírus) Replicado

78 Classe III: continuação Replicado Traduzido Replicado Carregam a polimerase viral Produção de mrna Transcrição primária: proteínas não estruturais Transcrição secundária: proteínas estruturais

79 Classe VI: RNA + com DNA intermediário Replicado Replicado Transcrito Traduzido Transcriptase reversa provírus Única família: Retroviridae HIV e HTLV (vírus T-linfotrófico humano) Replicação no citoplasma e núcleo Carregam: RT, integrase, protease

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81 Montagem dos vírions 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

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83 Saída da célula Vírus nú já sai pronto do citoplasma (RNA) ou núcleo (DNA) Liberados quando ocorre a destruição das células infectadas

84 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

85 Saída da célula Envelope é adquirido da membrana plasmática Liberação por exocitose com ou sem lise celular

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