Vírus : Estrutura, multiplicação e classificação

1. Vírus: Estrutura, multiplicação e classificação

2. 1. Introdução vírus (latim) = veneno 1392: na Inglaterra o primeiro relato sobre “vírus” = veneno 1728: primeiro relato de sua relação com infecção 1796: Edward Jenner criou a vacina contra a varíola 1892: DmitryIvanowski: Mosaico do fumo (TMV: tobaccomosaicvirus) através do método de filtragem (filtro Chamberland) – toxina de bactéria 1898: Beijerinck e os vírus (contagiumvivumfluidum) 1935: Wendell Stanley vírus constituídos de proteína isolamento do TMV

3. Jenner imunizando uma criança contra a varíola

4. 1. Introdução vírus (latim) = veneno 1392: na Inglaterra o primeiro relato sobre “vírus” = veneno 1728: primeiro relato de sua relação com infecção 1796: Edward Jenner criou a vacina contra varíola 1892: DmitryIvanowski: Mosaico do fumo (TMV: tobaccomosaicvirus) através do método de filtragem (filtro Chamberland) – toxina de bactéria 1898: Beijerinck e os vírus (contagiumvivumfluidum) 1935: Wendell Stanley vírus constituídos de proteína e ácidos nucléicos = vírion executou o isolamento do TMV

5. Stanley recebendo o Prêmio Nobel (1946) Diagrama do TMV (vírus do mosaico do fumo) ”Em relação à natureza dos vírus, é óbvio que não pode ser traçada uma nítida linha, separando coisas vivas e coisas não vivas. Esse fato serve para aquecer a velha discussão sobre a questão “o que é a vida?” [Wendell Meredith Stanley (1904-1971)]

6. 1. Introdução 1949: John Enders: cultivo dos vírus em culturas de células Entidades infecciosas não celulares cujos genomas são constituídos de DNA ou RNA *Não são organismos vivos, replicação somente no interior de células vivas – necessita, portanto, de uma célula hospedeira * Usando sistemas de produção de energia e biossíntese do hospedeiro para sintetizar cópias e transferir seu genoma para outras células * Intra ou extracelulares

7. 1. Introdução 1949: John Enders: cultivo dos vírus em culturas de células Entidades infecciosas não celulares cujos genomas são constituídos de DNA ou RNA * Não são organismos vivos, replicação somente no interior de células vivas – necessita, portanto, de uma célula hospedeira * Usando sistemas de produção de energia e biossíntese do hospedeiro para sintetizar cópias e transferir seu genoma para outras células * Intra ou extracelulares

8. 2. Origem Hipótese regressiva/degenerativa: pequenas células que parasitavam células maiores (Rickettsia e Chlamydia) Hipótese da origem celular: originados de pedaços de DNA e RNA que “escaparam” de células maiores (plasmídios, transposons) Hipótese co-evolutiva: evoluíram de moléculas complexas de proteínas e ácidos nucléicos junto com as demais formas da vida na terra

9. 3. Morfologia básica • tamanho: 20-300 nm (10-100 vezes menores que as bactérias) • 1 nm= 10-3μm (0,001 μm) • 1 μm = 10-3 mm (0,001 mm) • portanto, 1 nm = 10-6 mm (0,000001 mm) • b) componentes • * parte central de ácido nucléico • * capa protéica: capsídeo (unidades: capsômeros): • - simetria helicoidal: TMV, sarampo, gripe • - simetria icosaédrica • * envelopados: nucleocapsídeo envolvido por uma • membrana de lipoproteínas

10. ou 0,2 mm ou 0,0002 mm 0,00009 mm ou 0,00006 mm 0,0002 mm 0,00002 mm 0,0015 mm

11. 3. Morfologia básica • tamanho: 20-300 nm (10-100 vezes menores que as bactérias) • nm = 1 milésimo de μm • b) componentes • * parte central de ácido nucléico • * capa protéica: capsídeo (unidades: capsômeros): • - simetria helicoidal: TMV, sarampo, gripe • - simetria icosaédrica • * envelopados: nucleocapsídeo envolvido por uma • membrana de lipoproteínas

12. ácido nucléico capsídeo capsômeros

13. 3. Morfologia básica • tamanho: 20-300 nm (10-100 vezes menores que as bactérias) • nm = 1 milésimo de μm • b) componentes • * parte central de ácido nucléico • * capa protéica: capsídeo (unidades: capsômeros): • - simetria helicoidal(cilíndrica): TMV, sarampo, gripe • - simetria icosaédrica • * envelopados: nucleocapsídeo envolvido por uma • membrana de lipoproteínas

14. Vírus de simetria helicoidal

15. 3. Morfologia básica • tamanho: 20-300 nm (10-100 vezes maiores que as bactérias • nm = 1 milésimo de μm • b) componentes • * parte central de ácido nucléico • * capa protéica: capsídeo (unidades: capsômeros): • - simetria helicoidal: TMV, sarampo, gripe • - simetriaicosaédrica(esférica) • * envelopados: nucleocapsídeo envolvido por uma • membrana de lipoproteínas

16. Vírus de simetria icosaédrica

17. 3. Morfologia básica • tamanho: 20-300 nm (10-100 vezes menores que as bactérias) • nm = 1 milésimo de μm • b) componentes • * parte central de ácido nucléico • * capa protéica: capsídeo (unidades: capsômeros): • - simetriahelicoidal: TMV, sarampo, gripe • - simetria icosaédrica • *envelopados: nucleocapsídeo envolvido por uma • membrana de lipoproteínas

18. Vírus envelopados

19. Hepatite B Parvoviroses de animais Papilomavirus - sexual Doenças de vertebrados e invertebrados Gastroenterites Conjuntivites Hepatites Pneumonia Vírus da herpes, varicela, encefalite, roséola, etc. Doenças de vertebrados (peixes) e invertebrados (insetos)

20. Raiva Rubéola Resfriado em humanos Vírus da influenza Resfriado, pneumonia, gastroenterite Roedores Doenças do sistema respiratório e gastroentestinal Bronquite, pneumonia, sarampo Febre hemorrágica bioterrorismo HIV

21. ácido nucléico viral + capsídeo = nucleocapsídeo c) ácido nucléico viral DNA ou RNA DNA e RNA (nunca simultaneamente) o genoma pode ser: linear: vírus de animais com RNA circular: ex. herpesvirus (dsDNA) fita simples fita dupla ssDNA dsDNA ssRNA dsRNA segmentado: vírus da influenza (gripe): 8 segmentos

23. ácido nucléico viral + capsídeo = nucleocapsídeo c) ácido nucléico viral DNA ou RNA DNA e RNA (nunca simultaneamente) o genoma pode ser: linear: vírus de animais com RNA circular: ex. herpesvirus (dsDNA) fita simples fita dupla ssDNA dsDNA ssRNA dsRNA segmentado: vírus da influenza (gripe): 8 segmentos

25. 4. Hospedeiros virais Parasitando animais, plantas, microrganismos animais = doenças animais plantas = doenças de plantas (nanismos) microrganismos = bacteriófagos

26. Síntese de mRNA após a infecção celular por diferentes tipos de vírus

27. Síntese de mRNA após a infecção celular por diferentes tipos de vírus Vírus de RNA de fita + = vírus que contenha genoma de RNA de fs com a mesma orientação de seu mRNA Vírus de RNA de fita - = vírus que contenha genoma de RNA de fs que seja complementar ao seu genoma

29. 5. Replicação dos vírus • Ligação • Penetração • Síntese de ácidos nucléicos • Montagem de capsídeos • Liberação vírions maduros

30. Ligação Penetração Liberação Montagem dos capsídeos Síntese de ácidos nucleicos

31. 5. Replicação dos vírus • Bacteriófagos (vírus de bactérias) • Ciclo lítico (fagos virulentos) • a) adsorção: • ligação a receptores específicos • podem existir mais de um receptor para o mesmo vírus • mutações nos receptores

32. 5. Replicação dos vírus • Bacteriófagos (vírus de bactérias) • Ciclo lítico (fagos virulentos) • b) penetração: • entrada do AN viral na célula • entrada com o capsídeo • entrada nu

34. 5. Replicação dos vírus • Bacteriófagos (vírus de bactérias) • Ciclo lítico (fagos virulentos) • c) síntese dos componentes virais • eventos iniciais: • enzimas: polimerases • síntese do mRNA • eventos tardios: • proteínas estruturais (capsômeros) • ácido nucléico viral

35. 5. Replicação dos vírus • Bacteriófagos (vírus de bactérias) • Ciclo lítico (fagos virulentos) • d) montagem • síntese das enzimas de montagem • agregação das proteínas estruturais • condensação do AN viral

36. 5. Replicação dos vírus • Bacteriófagos (vírus de bactérias) • Ciclo lítico (fagos virulentos) • e) liberação de novos vírus • síntese das endolisinas • lise da célula hospedeira • liberação rápida • liberação lenta (extrusão) 25 min. após a infecção são liberados 50-100 novos vírus

37. 5. Replicação dos vírus 5.1. Ciclo lisogênico a) adsorção b) penetração do genoma c) síntese de proteínas funcionais (inserção) d) integração do genoma viral ao genoma da célula Sem montagem nem liberação do novo vírus

38. Replicação dos vírus: comparação entre os ciclos lítico e lisogênico (vírus temperados) (Madigan et al., 2004) Vírus da herpes Nesse caso há transcrição mas não replicação do vírus

39. 5. Replicação dos vírus 5.2. Vírus de animais e plantas a) adsorção * animais: glicoproteínas (espículas) especificidade de hospedeiros, espécie, tecidos * plantas: parece não haver receptores específicos

40. 5. Replicação dos vírus • 5.2. Vírus de animais e plantas • b) penetração e desnudamento: • * animais: • - liberação do AN viral na célula • - fusão do envelope viral com a membrana, ou • - endocitose: pinocitose, fagocitose • - enzimas que digerem o capsídeo • * plantas: • - vetores: bactérias, fungos, nematóides, fungos, insetos • - poros nas paredes • - ferimentos: abrasão, cortes, vento • c) biossíntese dos componentes virais • eventos iniciais: polimerases, mRNA • eventos tardios: proteínas estruturais, síntese AN viral • d) maturação e montagem

41. 5. Replicação (multiplicação) dos vírus Replicação de um vírus de planta: vírus do nanismo da cevada

42. 5. Replicação dos vírus 5.2. Vírus de animais e plantas e) liberação mecanismos variáveis: - lise da célula (certos animais), em vírus nus - exocitose - vírus envelopados: áreas específicas da MP (brotamento) p. ex. vírus da gripe: enzima neuraminidase para excisão do broto

46. Critérios Taxonômicos Os critérios taxonômicos mais importantes para diferenciação entre as Ordens, Famílias e Gêneros, são: • Tipo e organização do genoma viral; • Estratégia da replicação viral; • Estrutura do virion (capsídeo, etc.).

47. Critérios Taxonômicos • As características para diferenciação entre espécies de vírus, são: • Relação entre a sequência do genoma (DNA, RNA, cistrons); • Hospedeiro; • Tropismo celular (interação hospedeiro-vírus – glicoproteinas de membrana); • Patogenicidade e citopatologia; • Modo de transmissão; • Propriedades fisico-químicas dos vírions; • Propriedade antigênica das proteínas virais

48. 6. Classificação dos vírus Exemplo de Classificação Ordem (com sufixo -virales); Família (sufixo -viridae); Subfamília (sufixo -virinae) Gênero (sufixo -virus) Espécie (por ex. tobacco mosaic virus) • O vírus Ebola é classificado da seguinte maneira: • Ordem Mononegavirales • Família Filoviridae • Gênero Ebolavirus • Espécie: Zaire ebolavirus (Rio Ebola no Sudão e Zaire- 1 ocorrência)

49. 6. Classificação dos vírus • Famílias • Poxyviridae • Herpesviridae • Parvoviridae • Retroviridae • Picornaviridae Gêneros Enterovírus (trato alimentar), exemplo de espécies: Poliovirus 1, 2 e 3. Cardiovírus (neurotrópico), exemplo de espécie: Mengovírus Rhinovírus (região naso-faringeal), exemplo de espécie: Rhinovírus 1a Hepatovírus (fígado), exemplo de espécie: Hepatíte A

50. 7. Outros agentes infecciosos: sub-viróides 7.1. Viróides - menores agentes infecciosos conhecidos (246 a 399 nucleotídeos) - muita homologia de sequência entre si (ancestral comum) - compostos somente de RNA simples (circular) nu - sem capa protéica - sem genes codificando enzimas ou outras proteínas - total dependência do hospedeiro - localizados no núcleo: interferência direta com a regulação gênica - possível origem: riborganismos ex.: doença cadang-cadang (coqueiro – 246 nuc.) exocortis dos citros (375 nuc.) PSTV do tubérculo da batata (359 nuc.)