SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL Instituto Federal de Alagoas - Campus Piranhas ENGENHARIA AGRONÔMICA Vírus Prof.(a) Juliana Moraes Piranhas 2018 A natureza do vírus MADIGAN ET AL. (2016) e TORTORA et al. (2010) 1
Vírus x Bactérias 2
Características gerais Não possuem células Possuem ácido nucleico que codificam: Replicação Estrutura externa (vírion) Somente se replicam dentro de uma célula hospedeira. A invasão do vírion ou seu ácido nucleico dentro de uma célula é chamada de infecção. Essa infecção pode ocorrer de duas maneiras: Infecção lítica ou virulenta: replicação e destruição da célula hospedeira Infecção lisogênica: não há morte da célula hospedeira, porém a célula hospedeira é alterada, pois o material genético do vírus fica fazendo parte do material genético da célula hospedeira. 3
Estrutura Vírion: consiste num envelope proteico (capsídeo) O capsídeo tem a função de guardar o material genético. Podem se apresentar de duas formas: nus: sem camada adicional ao capsídeo Envelopados: com camada adicional de lipídeos e proteínas após o capsídeo (envelope) Capsídeo + material genético = nucleocapsídeo 4
Alguns vírus possuem glicoproteínas que se projetam para parte externa do envelope, denominados de espículas. As espículas são importante na etapa de adesão ou adsorção (ligação) do vírion e a célula hospedeira. Alguns vírus podem ser identificados por suas espiculas, como por exemplo o vírus da gripe. 5
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Genoma viral Material genético: DNA ou RNA Fita dupla ou simples Forma Lineares ou circulares Tamanho Diversos (0,02 µm a 0,3 µm) Menores do que genomas de células Codificam de 2 a 350 genes 7
Classificação De acordo com a célula hospedeira: Vírus bacterianos Vírus de arqueias Vírus de protozoários Vírus de animais Vírus de vegetais (...) De acordo com a estrutura do genoma: Fita simples Dupla-fitaa Circulares Lineares Complexos* 8
Vírion CAPSÍDEO: Estrutura composta por proteínas denominada de capsômeros Se organizam para formar uma capsula envoltória do material genético. KLJLK 9
Simetria viral São altamente simétricos Dois tipos de simetria: Cilíndrica: simetria helicoidal O comprimento é determinado pelo comprimento do ácido nucléico. Largura é determinado pelo tamanho e capacidade de empacotamento das proteínas. Esféricos: icosaédrica Contem 20 faces triangulares e 12 vértices A estrutura é dividida 5, 3 ou 2 seguimentos de comprimento. Vírus complexos Composto por varias partes cada uma com uma forma e simetria 10
Vírus envelopados/ não-envelopados (nus) ENCAPSULADOS São dotados de nucleocapsídeo Geralmente atacam células com membrana plasmática exposta ao ambiente. Células animais NÃO-ENCAPSULADOS (NUS) Não são dotados de nucleocapsídeo Geralmente atacam células com parede celular Vegetais Bactérias O envelope é constituído basicamente de membrana citoplasmática da célula hospedeira e algumas proteínas virais 11
Enzimas em vírions Os vírus não realizam processos metabólicos (metabolicamente inertes). Porém alguns vírus possuem enzimas em suas estruturas importantes para a infecção Promovem orifícios na membrana para a entrada ou injeção do material genético viral. Promover a lise celular no estágio final da infecção - para liberação de copias dos vírus. Síntese de RNA (replicases de RNA) Produção de DNA com um molde de RNA (transcriptase reversa) 12
Ciclo de vida viral Uma célula que suporta o ciclo completo de replicação de um vírus é chamada de permissiva para aquele vírus. O ciclo é composto por cinco etapas: LIGAÇÃO: Também chamada de adsorção, ocorre o contato do vírion com a célula hospedeira. Interação do vírus com proteínas, glicídios ou apêndices da célula hospedeira(receptores) PENETRAÇÃO A entrada ou penetração do material genético no meio intracelular da célula hospedeira. SÍNTESE Produção de ácido nucleico e proteínas virais pela através do metabolismo da célula hospedeira MONTAGEM Pareamento e organização do material genético e capsômeros para formação da estrutura viral (vírion) LIBERAÇÃO Ocorre a lise celular e liberação dos vírions no espaço extracelular LIGAÇÃO PENTERAÇÃO SÍNTESE MONTAGEM LIBERAÇÃO (MARGIGAN et al., 2012) 13
FASE DE LATÊNCIA 1/23/2018 Ciclo de vida viral ADSORÇÃO* PENTERAÇÃO BIOSSÍNTESE MATURAÇÃO* LIBERAÇÃO TORTORA et al. (2010 Ciclo de vida Chamamos a curva de vida viral de curva de crescimento de ciclo único. FASE DE ELIPSE Primeiros minutos após a infecção Uma vez ligado a célula hospedeira deixa de estar disponível pra infectar outras células. Ocorre também a penetração do ácido nucleico viral na célula hospedeira. Síntese de ácido nucleico e proteínas FASE DE MATURAÇÃO Ácido nucleicos são empacotados em capsídeos FASE DE LATÊNCIA: o numero de vírions dentro da célula nesta etapa cresce expressivamente, porém não pode ser mensurado em números até a lise celular, por isso o nome fase de latência viral. 14
FASE DE LIBERAÇÃO Ocorre lise da célula hospedeira e liberação de vírions maduros. O numero de vírions liberados chama-se tamanho da população liberada ( burts size). O tamanho da população liberada dependerá do vírus e da célula hospedeira. Varia de milhares a alguns poucos. Tempo do ciclo: Células bacterianas: 20 a 60 minutos Células animais: 8 a 40 horas 15
Taxonomia dos vírus TORTORA et al. (2010) Taxonomia Os virologistas começaram a tratar do problema da taxonomia viral em 1966, com a criação do Comitê Internacional de Taxonomia Viral (CITV). CITV tem agrupado os vírus em famílias com base: Tipo de ácido nucléico viral Estratégia de replicação Morfologia 16
Nomenclatura Sufixos usados: Classificação taxonômica Sufixos Exemplos Família viridae Herpesviridae Gênero virus Simplexvirus Uma espécie viral compreende um grupo de vírus que compartilham a mesma informação genética e o mesmo nicho ecológico (espectro de hospedeiros). Epítetos específicos não são utilizados para os vírus. As espécies virais são designadas por nomes descritivos vulgares, como vírus da imunodeficiência humana (HIV), e as subespécies (se existirem) são designadas com um número (HIV-1). TORTORA et al. (2010 17
TORTORA et al. (2010 Vírus bacterianos Bacteriófagos possuem em sua maioria cabeça e cauda, além de DNA de fita dupla. Porém, também são observados outros tipos de bacteriófagos e com genoma de RNA fita simples ou circular. 18
Infecção Celular Vírion ataca a célula hospedeira em sítios ativos Entrada do vírion inteiro na célula hospedeira Somente o Material genético dentro da célula Desnudamento Síntese de material genético é convertida para produção de componentes virais Liberação do ácido nucleico Montagem Maturação Liberação de vírus para fora da célula hospedeira 19
Bacteriofagos Significado: Vírus comedores de bactérias Existe três morfologias básicas: Cabeça icosaédrica sem cauda Cabeça icosaédrica com cauda Filamentosa 20
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Tipos de bacteriófagos Líticos ou virulentos Temperados Destroem células hospedeiras bacterianas Não destroem as células hospedeiras Após a replicação a célula hospedeira se rompe Replicam-se nas células hospedeiras Liberando uma nova geração de bacteriófagos (progênie) Passam de uma geração para outra das células hospedeiras sem que haja lise (LISOGÊNIA) Chamamos de Ciclo lítico Porém podem se torar líticos Ciclo lítico ADSORÇÃO OU FIXAÇÃO GENOMA DO FAGO PENETRA NA CÉLULA PRODUÇÃO DE ÁCIDO NUCLÉICO E PROTEÍNAS DO FAGO MONTAGEM DAS PARTICULAS DOS FAGOS LIBERAÇÃO DOS FAGOS 22
Ciclo Lisogênico ENTRADA DO GENOMA DO FAGO NA CÉLULA SÍNTESE DA PROTEÍNA PRECOCE INTEGRAÇÃO DO DNA VIRAL FENÔMENO DE LISOGENIA 23
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Diversidade e ecologia viral 25
Vírus de animais e vegetais Se diferenciam dos vírus que infectam bactérias: Penetram totalmente na célula hospedeira Muitos vírus se replicam dentro no núcleo da célula hospedeira. Geralmente são vírus de RNA dotados de pequenos genomas. Consequências de infecção viral em células animais: 1. Infecção latente: célula hospedeira não é danificada 2. Infecção virulenta: célula hospedeira sofre lise 3. Infecção persistente: pode ou não gerar lise, mas geralmente não. 4 Transformação: converte a célula hospedeira norma em uma célula tumoral. Vírus de animais e vegetais Os receptores de vírus são tipicamente macromoléculas da superfícies das células utilizadas no conto célula-célula ou que atuam no sistema imune. Especificidade do vírus a determinados tecidos. Após penetração na célula hospedeira os vírus envelopados passam pelo processo de desnudamento, assim liberando o núcleo capsídeo. 26
Os vírus de plantas se parecem, em muitos aspectos, com os vírus animais: os vírus de plantas são morfologicamente similares aos vírus animais e possuem ácidos nucleicos semelhantes. Alguns vírus de plantas podem se multiplicar dentro de células de insetos. Esses vírus causam muitas doenças em culturas de grãos economicamente importantes como: feijão (vírus do mosaico do feijão) milho e cana-de-açúcar (Wound tumor virus) Batata (vírus do nanismo amarelo da batata). Os vírus podem causar: mudança de coloração, crescimento deformado, definhamento e interrupção do crescimento das plantas hospedeiras Alguns hospedeiros, permanecem sem sintomas e atuam somente como reservatórios da infecção. As células vegetais normalmente são protegidas das doenças pela parede celular impermeável. Os vírus devem entrar através de abrasões ou ser introduzidos juntamente com parasitas de plantas, como os nematódeos, os fungos e, mais frequentemente, os insetos que sugam a seiva da planta. O pólen ou as sementes de uma planta infectada podem disseminar a infecção para outras plantas. 27
Infecção latente Equilíbrio com o hospedeiro por um longo período, geralmente anos, sem causar doença. Os vírus oncogênicos são exemplos de tais infecções latentes. Em alguns indivíduos, os vírus são produzidos, mas os sintomas nunca aparecem. Os vírus causadores de algumas infecções latentes existem em estado lisogênico dentro das células hospedeiras. Infecção latente Uma infecção viral persistente ou crônica ocorre gradualmente em um longo período. Geralmente as infecções virais persistentes são fatais. 28
Retrovírus São vírus que possuem genoma de RNA. No entanto o genoma é replicado através de um intermediário de DNA. O termo retro significa para trás, pois estes vírus transferem a informação do RNA para DNA. A ação de uma enzima chamada transcriptase reversa é importantes na replicação destes vírus. Forma os primeiros vírus relacionados no desenvolvimento de câncer. Exemplo: Vírus que causa a Síndrome da imunodeficiência humana (HIV) Retrovírus Os retrovírus são encapsulados e possuem material genético diferenciado: Duas fitas idênticas de RNA Além disso possuem enzimas específicas: Transcripatase reversa Integrase Protease retroviral especifica 29
Outras estruturas Prions Proteínas infecciosas (scrapie) prion vem da expressão proteinaceous infectious particle (proteína proteica infecciosa). Ex: doença da vaca louca Todas são doenças neurológicas denominadas encefalopatias espongiformes devido ao desenvolvimento de grandes vacúolos no cérebro. Essas doenças se manifestam em membros da mesma família, o que indica uma possível causa genética. Entretanto, não podem ser puramente herdadas, já que a doença da vaca louca surgiu em gado alimentado com ração feita com carne de ovelhas contaminadas com prions, e a nova variante (bovina) foi transmitida aos seres humanos pela ingestão de carne bovina mal cozida. Além disso, a CJD foi transmitida por tecido nervoso transplantado e por instrumentos cirúrgicos contaminados. 30
Essas doenças são causadas por uma glicoproteína normal do hospedeiro denominada PrPc, de proteína prion celular, que é convertida em uma forma infecciosa denominada PrPSc, de proteína scrapie. O gene que codifica para a proteína PrPc se localiza no cromossomo 20 em seres humanos. A causa real do dano celular não é conhecida. Os fragmentos das moléculas de PrPSc se acumulam no cérebro, formando placas; essas placas são usadas para diagnóstico post mortem, mas não parecem ser a causa do dano celular. 31
Viroídes Pedaços pequenos de RNA, com cerca de 300 a 400 nucleotídeos somente e sem qualquer envoltório proteico. Os nucleotídeos em geral são pareados internamente, de forma que a molécula possui uma estrutura tridimensional fechada e dobrada, o que provavelmente protege do ataque de enzimas celulares. Até agora, os viroides têm sido identificados como patógenos exclusivos de plantas. Infecções por viroides, como o viroide do tubérculo afilado da batata, resultam em perdas anuais de milhões de dólares em danos causados às lavouras 32