ASPECTOS CELULARES E MOLECULARES DO VÍRUS DA IMUNODEFICIENCIA HUMANA Daniella Vieira Cândida 1,4 ; Cristiane Alves da Fonseca 2,4 ; Andréia Juliana Leite Rodrigues 3,4,5. 1 Voluntária Iniciação Científica PVIC/UEG 2 Pesquisadora Orientadora 3 Pesquisadora Orientadora 4 Curso de Ciências Biológicas, Unidade Universitária de Ciências Exatas E Tecnológicas, UEG. 5 Aluna de pós-graduação UFG /Doutorado/Agronomia/Genética e melhoramento. RESUMO O HIV (Human Immunodeficiency Vírus) é um retrovírus, esférico, com várias camadas protéicas. Em uma de suas camadas protéicas, têm-se proteínas de aderência que auxiliam na conexão com as células hospedeiras, a principal delas é a molécula CD4. Depois deste reconhecimento ocorre a fusão vírus-célula, onde todo o material da célula é injetado no citoplasma da célula hospedeira, onde a transcriptase reversa polimeriza RNAviral em DNAcomplementar que este, é transportado para o núcleo, formando RNAmensageiro e posteriormente a síntese de proteínas virais para a montagem de novos vírus. Existem várias técnicas para detectar o HIV, sendo a mais utilizada o ELISA e para a confirmação o Western- Blot. Devido às inúmeras mutações do vírus, ocorreu o surgimento de novas estirpes e subtipos em decorrência disto, verificou-se resistências destes, para determinadas drogas e uma alta taxa da variabilidade genotípica e fenotípica do vírus. O decorrer da infecção não é o mesmo para todos os indivíduos, dependendo de vários fatores, entre eles: imunidade do hospedeiro, patogenicidade do vírus, mutações, quantidade da carga viral e quantidade de células T-CD4. Apesar de parte da sua biologia ter sido evidenciada, ainda hoje, persistem dúvidas e questionamentos sobre os aspectos biológicos e moleculares da infecção. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo reunir informações científicas seguras e atualizadas sobre a biologia molecular e celular do HIV. Palavras-chave: CD4, transcriptase reversa, HIV. Introdução O Vírus da Imunodeficiência Humana (HIV) é um retrovírus grosseiramente esférico, esta forma se dá por proteínas que constituem a capa externa, ou capsídeo (gag p24). Esse conjunto é envolto por mais uma camada protéica, formando uma estrutura denominada core. Envolvendo o 1
core, existe o envelope, composto por uma camada dupla de fosfolipídios, na qual estão imersas, várias moléculas protéicas específicas (p6, Vif, Vpr e Nef) desse vírus (Gray et al, 2001). Na face interna da camada de lipídios, prendem-se várias outras moléculas protéicas, dentre elas estão, as glicoproteínas em formas de pirulito. O palito do pirulito tem um peso molecular de 41 quilidáltons (KDa), e é chamado de gp41. A parte superior do pirulito tem um peso molecular de 120 KDa, e é chamada de gp120. Esta camada de lipídios (membrana lipídica) é derivada da célula do hospedeiro que o HIV infectou (Kaufman et al, 2004). Segundo Snustad & Ssimmons (2001) o genoma do HIV consiste em cerca de nove mil nucleotídeos e nove genes dispostos em dois filamentos idênticos de RNA, mono-fitas (35S RNA).Sendo estes os genes: GAG (codifica proteínas estruturais do núcleo, p17 (MA), p24 (CA), p7 (NC) e p6); ENV (codifica glicoproteínas do envelope gp120 (SU) e gp41 (TM);POL (codifica a protease-p11, PR, trascriptase reversa - p66/p51, RT - e a integrase, p31, IN);VPR (ativador transicional fraco);vip (promove infectividade dos vírus em células virgens de infecção viral prévia);tat (ativador transicional forte); REV (regulador da expressão de gene estrutural);nef (função incerta);vpu (fundamental para o brotamento eficiente do vírion). Três dos genes são comuns a todos os retrovírus: GAG, ENV e POL. Entre estes genes estão longas repetições terminais (LTRs), que contêm elementos reguladores (VIF, VPR, VPU, TAT, VER, e NEF) que controlam a expressão gênica. Devido às inúmeras mutações do vírus, ocorreu o surgimento de novas estirpes e subtipos em decorrência disto, verificou-se resistências destes, para determinadas drogas e uma alta taxa da variabilidade genotípica e fenotípica do vírus (Dybul & Chun, 2001). Existem dois tipos diferentes de HIV: HIV-1, o tipo mais comum, encontrado em todo o mundo, e HIV-2, o tipo encontrado em sua maioria na África Ocidental. Desta forma, classificam-se os isolados de HIV- 1 em dois grupos M (major) e O (outlier), com variabilidade genética de até 30% no segmento env. No grupo M identificam-se nove subtipos (A, B, C, D, E, F, G, H e I) e no grupo O apenas um. Em relação ao HIV-2 descrevem-se cinco subtipos: A, B, C, D e E, dentro de um grupo, denominado N. No Brasil, encontramos o subtipo B (HIV- 1) como predominante (80% das infecções), seguidos do subtipo F e subtipo C (tem maior prevalência na região Sul do Brasil) (Murphy, 2002). Seu mecanismo de infecção é dependente de receptores das células hospedeiras quanto de seus próprios, depois do reconhecimento entre ambos ocorre a fusão vírus-célula, onde todo o 2
material da célula é injetado no citoplasma da célula hospedeira, seu capsídeo é liberado no meio extra-celular, no citoplasma a transcriptase reversa polimeriza RNAviral em DNAcomplementar que este, é transportado para o núcleo, formando RNAmensageiro e posteriormente a síntese de proteínas virais para a montagem de novos vírus (Quinn et al, 2000). Logo após a infecção do HIV segundo Whitley (2004) ocorre, geralmente, um período inicial de grande replicação viral que é controlada parcialmente pelo organismo sobrevindo um período de equilíbrio que é a fase crônica da doença. Nesta fase, a quantidade de vírus na circulação permanece estável. Entretanto, segundo Parker (1994) o decorrer da infecção não é o mesmo para todos os indivíduos, dependendo de vários fatores, entre eles: imunidade do hospedeiro, patogenicidade do vírus, mutações, quantidade da carga viral e quantidade de células T-CD4. As técnicas rotineiramente utilizadas para o diagnóstico da infecção pelo HIV são baseadas na detecção de anticorpos contra o vírus. Existem várias técnicas para detectar o HIV, sendo a mais utilizada o ELISA e para a confirmação o Western-Blot. (Kovacs & Connors, 2004). Apesar das principais formas de transmissão do vírus e parte da sua biologia ter sido evidenciada, ainda hoje persistem dúvidas e questionamentos sobre a transmissão, prevenção, aspectos biológicos e moleculares da infecção. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo reunir informações científicas seguras e atualizadas sobre a biologia molecular e celular do HIV para beneficiar a todos que queiram obter uma opinião crítica sobre o HIV, permitindo também a compreensão das principais formas do desenvolvimento da doença. Este trabalho faz parte de um projeto de extensão sobre A ATUALIZAÇÂO DO HIV desenvolvido pela Universidade Estadual de Goiás, que fornecerá informações adequadas sobre o HIV reunidas em um site educativo que ficará, então, disponível a todos os interessados. Material e Métodos Para a composição deste trabalho foram utilizados artigos publicados em diversas revistas científicas que foram obtidos por meio de uma pesquisa eletrônica realizada nas bases de dados SCIELO e CAPES. A seleção dos artigos foi efetivada a partir da busca por palavras-chave como: CD4, transcriptase reversa e HIV. Utilizou-se revistas impressas e livros da área médica. Os textos foram selecionados de acordo com os assuntos abordados nesta revisão, variando entre 3
20002 a 2005. Utilizou-se também para busca de dados as bibliotecas da Universidade Federal de Goiás, Universidade Estadual de Goiás e Universidade Católica de Goiás. Buscou-se relatar cada área em que pesquisas têm sido feitas. Resultados e Discussão Aspectos Celulares e Moleculares da infecção do HIV em células T-CD4 + - para que haja a infecção é necessário que ocorra interação molecular entre glicoproteínas do envelope viral externo a gp120 e receptores, expressos na membrana das células-alvo, para que suas partículas infectantes penetrem em suas células-alvo, que têm na sua membrana uma glicoproteína designada de CD4. Células que contêm a proteína CD4 são os linfócitos T CD4 +. Há ainda outras proteínas importantes que se encontram à superfície destas células: são as proteínas CCR5 e CXCR4 (quimiocinas). Estas proteínas da membrana das células do sistema imune são receptores que servem para que as células comuniquem entre si, com outras células do sistema imune e com outras células do organismo. Portanto, a etapa inicial na infecção é a ligação da glicoproteína gp120 viral a glicoproteína CD4 da célula do sistema imune. Esta ligação produz uma alteração da conformação das proteínas o que resulta no aparecimento de um novo local de reconhecimento na gp120. Este novo local vai interagir com os co-receptores CCR5 e CXCR4 (Figura 1). A etapa seguinte envolve alterações da conformação da gp 41 permitindo a fusão do invólucro lipídico do vírus com a membrana celular do macrófago (ou linfócito T). Após a fusão, o cerne viral contendo o genoma do HIV entra no citoplasma celular e inicia-se a infecção (Figura 1). Figura 1 Interação molecular da molécula CD4 e o co-receptor CCR-5. Fonte: http://www.aidsportugual.com/art icle.php?sid=1614 4
Através da enzima transcriptase reversa, ocorre a transcrição do RNA viral em DNA complementar. O DNA complementar é transportado para o núcleo da célula, pode-se, então haver integração no genoma celular (provírus) que depende da enzima integrase, ou permanecer em forma circular isoladamente. Se ocorrer a integração, o provírus é reativado e produz RNA mensageiro viral. Esse RNA mensageiro viral se desloca para o citoplasma da célula. As proteínas virais são produzidas e quebradas em subunidades por meio das enzimas proteases. Essas proteínas produzidas regulam a síntese de novos genomas virais. Formam a estrutura externa de outros vírus que serão liberados pela célula hospedeira, o vírion recém-formado é liberado para o meio circundante da célula hospedeira, podendo permanecer no fluído extracelular ou infectar novas células (Figura 2). Figura 2 - Esquema de penetração e replicação do HIV Fonte: http://www.aidsportugual.com/article.php?sid=1614 Conclusões As informações que serão disseminadas, durante a execução do projeto ajudarão outras pessoas a ter uma opinião crítica sobre o HIV, permitindo também a compreensão nas principais formas do desenvolvimento da doença, bem como a conscientização dos principais métodos de prevenção. Conhecer de forma mais aprofundada a biologia celular e molecular do HIV é o mesmo que conhecer o mecanismo de desenvolvimento deste vírus, portanto, se torna fundamental este conhecimento para se prevenir. Assim, a construção do site educativo possibilitará uma maior 5
rotatividade das informações científicas, abordadas pelos alunos, bem como aumentarão o número de pessoas que poderão ter acesso a elas. Desta forma, este projeto, se tornará uma ferramenta que visa construir textos com uma linguagem clara e objetiva, para que tanto pessoas com conhecimento científico quanto pessoas menos esclarecidas possam ter acesso a assunto abordado. Referências Bibliográficas Dybul, M.; Chun T. W. Short-cycle structured intermittent treatment of chronic HIV infection with highly active antiretroviral therapy: effects on virologic, immunologic, and toxicity parameters. Proc Natl Acad Sci U S A. 2001;98:15161-15166. Gray, R. H.; Wawer, M. J.; Brookmeyer, R. Probability of HIV-1 transmission per coital act in monogamous, heterosexual, HIV-1-discordant couples in Rakai, Uganda. Lancet. 2001;357:1149-1153. Kovacs, A. Connors, M. HIV-1 and immune control: can we change the course of HIV-1? Lancet. 2004 ;363:833-834. Kaufman, D.; Lichterfield, M.; Altfeld, M. Limited durability of immune control following treated acute HIV infection. Program and abstracts of the 11th Conference on Retroviruses and Opportunistic Infections; February 8-11, 2004; San Francisco, California. Abstract 24 Murphy, F. A. Virus Taxonomy. In: Fields, B.N., ed. Virology. Philadelphia: Lippincott-Raven Publishers; 2002: 15-58. Parker, R. A. Aids no Brasil - História social da Aids, Relume Dumará, Rio de Janeiro, 1994. Quinn, T. C.; Wawer, M. J. Sewankambo, N. Viral load and heterosexual transmission of human immunodeficiency virus type 1. Rakai Project Study Group. N Engl J Med. 2000 ;342:921-929 Snustad; D. P.; Simmons; M. J. Fundamentos de Genética. 2001. 2ª Edição. Editora Guanabara.. 756p. Whitley, R. J. Cytomegalovirus and HIV: inextricably entwined pathogens. Lancet. 2004; 363:2101-2102.. 6
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