Vírus e Replicação Viral | Resumos Microbiologia

Vitória Duete

Virologia

Vírus são agentes filtrantes. Chamados

assim porque conseguiam ultrapassar filtros

projetados para reter bactérias, por serem

pequenos;

Vírus são parasitas intracelulares

obrigatórios. Ou seja, dependem da

maquinaria molecular da célula hospedeiro

para se replicarem.

Vírus não podem produzir energia ou

proteínas independentemente da célula

hospedeira.

Os genomas virais podem ser de RNA ou de

DNA, mas não de ambos.

Os vírus têm uma morfologia de capsídeo

descoberto ou de envelope.

Os componentes virais são montados e não

se replicam por “divisão”.

Os vírus não são vivos- há embates sobre

serem considerados seres vivos ou não

vivos;

Os vírus devem ser infecciosos para

permanecer na natureza.

Os vírus devem ser capazes de usar os

processos da célula do hospedeiro para

produzirem seus componentes (RNA

mensageiro viral, proteína e cópias idênticas

do genoma).

Os vírus devem codificar qualquer

processo necessário não provido pela

célula.

Os componentes virais devem montar a si

próprios. A reprodução dos vírus ocorre pela

montagem dos componentes individuais, em

vez de fissão binária.

Os vírus mais simples consistem em um

genoma de ácido desoxirribonucleico (DNA)

ou ácido ribonucleico (RNA) empacotado em

um envoltório protetor de proteína e, em

alguns vírus, em uma membrana.

Classificação Viral

• Existem vírus pequenos e estruturalmente

simples (Ex.: Parvorvirus e Picornavírus),

mas também existem vírus complexos e

grandes (Ex.: Poxvírus e Herpes-vírus).

Formas de Classificação e denominação dos

vírus

• Estrutura: tamanho, morfologia e ácido

nucleico (p. ex., picornavírus [pequeno

RNA], togavírus)

• Características bioquímicas: estrutura e

modo de replicação*

• Doença: vírus da encefalite e da hepatite, por

exemplo

• Meios de transmissão: o arbovírus é

disseminado por insetos, por exemplo

• Célula hospedeira (espectro de

hospedeiros): animal (homem, camundongo,

pássaro), planta, bactéria

• Tecido ou órgão (tropismo): adenovírus e

enterovírus, por exemplo.

O vírion (partícula do vírus) consiste em um

genoma de ácido nucleico empacotado numa

cobertura proteica (capsídeo) ou numa

membrana (envelope). O vírion pode conter

também certas enzimas essenciais ou

acessórias ou outras proteínas para facilitar a

replicação inicial na célula. As proteínas do

capsídeo ou as proteínas de ligação do

ácido nucleico podem associar-se com o

genoma para formar um nucleocapsídeo,

que pode ser o mesmo do vírion ou envolto

por um envelope. O vírion é a forma

extracelular;

O genoma do vírus consiste em DNA ou

RNA. O DNA pode ser de fita simples ou

dupla, linear ou circular. O RNA pode ser

de sentido positivo (+) (como o RNA

mensageiro [RNAm]) ou negativo (–)

(análogo a um negativo fotográfico), de

dupla fita (+/–) ou de duplo sentido

(contendo regiões + e – de RNA ligadas de

extremidade a extremidade).

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Virologia Vírus são agentes filtrantes. Chamados assim porque conseguiam ultrapassar filtros projetados para reter bactérias, por serem pequenos; Vírus são parasitas intracelulares obrigatórios. Ou seja, dependem da maquinaria molecular da célula hospedeiro para se replicarem. Vírus não podem produzir energia ou proteínas independentemente da célula hospedeira. Os genomas virais podem ser de RNA ou de DNA, mas não de ambos. Os vírus têm uma morfologia de capsídeo descoberto ou de envelope. Os componentes virais são montados e não se replicam por “divisão”. Os vírus não são vivos- há embates sobre serem considerados seres vivos ou não vivos; Os vírus devem ser infecciosos para permanecer na natureza. Os vírus devem ser capazes de usar os processos da célula do hospedeiro para produzirem seus componentes (RNA mensageiro viral, proteína e cópias idênticas do genoma). Os vírus devem codificar qualquer processo necessário não provido pela célula. Os componentes virais devem montar a si próprios. A reprodução dos vírus ocorre pela montagem dos componentes individuais, em vez de fissão binária. Os vírus mais simples consistem em um genoma de ácido desoxirribonucleico (DNA) ou ácido ribonucleico (RNA) empacotado em um envoltório protetor de proteína e, em alguns vírus, em uma membrana. Classificação Viral

Existem vírus pequenos e estruturalmente simples (Ex.: Parvorvirus e Picornavírus ), mas também existem vírus complexos e grandes (Ex.: Poxvírus e Herpes-vírus). Formas de Classificação e denominação dos vírus
Estrutura: tamanho, morfologia e ácido nucleico (p. ex., picornavírus [pequeno RNA], togavírus)
Características bioquímicas : estrutura e modo de replicação*
Doença : vírus da encefalite e da hepatite, por exemplo
Meios de transmissão : o arbovírus é disseminado por insetos, por exemplo
Célula hospedeira (espectro de hospedeiros) : animal (homem, camundongo, pássaro), planta, bactéria
Tecido ou órgão (tropismo): adenovírus e enterovírus, por exemplo. O vírion (partícula do vírus) consiste em um genoma de ácido nucleico empacotado numa cobertura proteica ( capsídeo ) ou numa membrana (envelope). O vírion pode conter também certas enzimas essenciais ou acessórias ou outras proteínas para facilitar a replicação inicial na célula. As proteínas do capsídeo ou as proteínas de ligação do ácido nucleico podem associar-se com o genoma para formar um nucleocapsídeo, que pode ser o mesmo do vírion ou envolto por um envelope. O vírion é a forma extracelular; O genoma do vírus consiste em DNA ou RNA. O DNA pode ser de fita simples ou dupla, linear ou circular. O RNA pode ser de sentido positivo (+ ) (como o RNA mensageiro [RNAm]) ou negativo (–) (análogo a um negativo fotográfico), de dupla fita (+/–) ou de duplo sentido (contendo regiões + e – de RNA ligadas de extremidade a extremidade).

A camada externa do vírion é o capsídeo ou envelope. Essas estruturas são o pacote, a proteção e o veículo de liberação durante a transmissão do vírus de um hospedeiro para outro e para a dispersão para a célula-alvo dentro do hospedeiro. As estruturas da superfície do capsídeo e do envelope medeiam a interação do vírus com a célula-alvo por meio de uma proteína de fixação viral (VAP) ou estrutura. A remoção ou o rompimento da parte externa deste pacote inativa o vírus. Os anticorpos gerados contra VAP impedem a infecção viral. Estrutura do Vírion: Capsídeo Descoberto Componente Proteína Propriedades* É ambientalmente estável para o seguinte:

Temperatura
Ácido
Proteases
Detergentes
Ressecamento
É liberado da célula por lise Consequências*
Pode ser disseminado facilmente (em fômites, de mão para mão, pela poeira, por pequenas gotas);
Pode ressecar e reter a infectividade;
Pode sobreviver às condições adversas do intestino;
Pode ser resistente a detergentes e a um tratamento pobre de esgoto;
Anticorpo pode ser suficiente para a imunoproteção. *Existem exceções. Estrutura do vírion: Envelope Componentes
Membrana
Lipídios
Proteínas
Glicoproteínas Propriedades* É ambientalmente instável — é rompido pelo seguinte:
Ácido
Detergentes
Ressecamento
Calor
Modifica a membrana da célula durante a replicação
É liberado por brotamento e pela lise celular Consequências*
Deve permanecer “úmido”
Não pode sobreviver ao trato gastrointestinal
Dissemina-se em grandes gotas, secreções, transplantes de órgãos e transfusões de sangue
Não precisa matar a célula para se disseminar
Pode necessitar de anticorpo e resposta imune mediada por células para proteção e controle
Desencadeia hipersensibilidade e inflamação para causar imunopatogênese *Existem exceções. ❖ O capsídeo é uma estrutura rígida capaz de resistir a severas condições ambientais. Como uma bola de futebol, os vírus de capsídeo nus também têm um exterior forte e são geralmente resistentes a secagem, ácido e detergentes, incluindo o ácido e a bile do trato entérico. Muitos desses vírus são transmitidos pela rota fecal-oral e podem preservar a capacidade de transmissão mesmo no esgoto. ❖ Como o capsídeo viral é montado? Proteínas estruturais individuais associam-se em subunidades , as quais se associam em protômeros , capsômeros (distinguíveis em eletromicrografifias) e, finalmente, um procapsídeo ou capsídeo reconhecível. Um procapsídeo requer processamento subsequente para tornar-se o capsídeo final e transmissível. ❖ O envelope é uma membrana composta de lipídios, proteínas e glicoproteínas. A estrutura membranosa do envelope pode ser mantida apenas em soluções aquosas. É prontamente rompida por ressecamento, condições ácidas, detergentes e solventes, como o éter, o que resulta na inativação do vírus. Como consequência, vírus envelopados devem permanecer úmidos e são geralmente transmitidos em fluidos, perdigotos, sangue e tecidos. A maioria não pode sobreviver às condições severas do trato gastrointestinal. ❖ Todos os vírus de RNA de fita negativa são envelopados.

endossomo através do poro de íon formado pela proteína de membrana M2 do inflfluenza para acidifificar o vírion. Reovírus e poxvírus são apenas parcialmente desencapsidados na entrada. O capsídeo externo do reovírus é removido, mas o genoma permanece em um capsídeo interno que contém as polimerases necessárias para a síntese de RNA. A desencapsidação inicial dos poxvírus expõe uma partícula subviral ao citoplasma, permitindo a síntese de RNAm por enzimas contidas no vírion. Uma enzima desencapsidada pode, então, ser sintetizada para liberar o cerne contendo DNA no citoplasma. Síntese Macromolecular Uma vez dentro da célula, o genoma deve dirigir a síntese de RNAm viral e de proteínas e gerar cópias idênticas de si próprio. O genoma é inutilizado, a menos que possa ser transcrito em RNAms funcionais capazes de se ligar aos ribossomos e ser traduzidos em proteínas. O modo pelo qual cada vírus cumpre essas etapas depende da estrutura do genoma e do ponto de replicação. O maquinário da célula para transcrição e processamento do RNAm é encontrado no núcleo. A maioria dos vírus de DNA usa a RNA polimerase II DNA-dependente da célula e outras enzimas para fazer o RNAm. (Os nomes das polimerases descrevem o que elas fazem — primeiro o molde e, em seguida, o produto [p. ex., a polimerase que produz o RNAm na célula é uma RNA polimerase dependente de DNA, e a enzima que copia o DNA é uma DNA polimerase dependente de DNA].) Além disso, os RNAms virais adquirem uma cauda 3’ poliadenilada (poliA) e uma tampa ( cap ) metilada na extremidade 5’ (para ligação ao ribossomo) e são processados para remover íntrons, antes de serem exportados para o citoplasma como RNAm eucariótico. Os vírus que se replicam no citoplasma devem prover essas funções ou uma alternativa. Embora os poxvírus sejam vírus de DNA, eles se replicam no citoplasma e, assim, devem codifificar enzimas para todas essas funções. A maioria dos vírus de RNA se replica e produz RNAm no citoplasma, exceto para os ortomixovírus e os retrovírus. Os vírus de RNA devem codifificar as enzimas necessárias para a transcrição e replicação, uma vez que a célulanão tem meios de replicar RNA. Os RNAms nos vírus de RNA podem ou não podem adquirir um cap 5’ ou uma cauda poliA. O genoma desencapsidado dos vírus de DNA (exceto os poxvírus) e os vírus de RNA de sentido positivo (exceto os retrovírus) são algumas vezes referidos como ácidos nucleicos infecciosos , porque são suficientes para iniciar a replicação ao serem injetados na célula. Esses genomas podem interagir diretamente com o maquinário do hospedeiro para promover a síntese de RNAm ou de proteína. Em geral, o RNAm para proteínas não estruturais é transcrito primeiro. Os produtos precoces do gene (proteínas não estruturais) são frequentemente proteínas de ligação ao DNA e enzimas, incluindo polimerases de vírus codificados. Essas proteínas são catalíticas e apenas umas poucas são requeridas. A replicação do genoma usualmente inicia a transição para a transcrição dos produtos de gene tardio. Genes virais tardios codificam proteínas estruturais e outras. Muitas cópias dessas proteínas são requeridas para empacotar o vírus, mas geralmente não são requeridas antes de o genoma estar replicado. Os genomas recém-replicados também provêm novos moldes para amplificar a síntese de RNAm de gene tardio. Os diferentes vírus de DNA e de RNA controlam o tempo e a quantidade de gene viral e a síntese de proteínas de maneiras diferentes. Montagem A montagem do vírion é análoga a um quebra-cabeça tridimensional entrelaçado que se arranja como uma caixa. O vírion é construído a partir de partes pequenas e facilmente fabricadas, que incluem o genoma em um pacote funcional. Cada parte do vírion tem estruturas de reconhecimento que permitem ao vírus formar as interações apropriadas proteína-proteína, proteína-ácido nucleico e (nos vírus envelopados) proteína-membrana, necessárias para a montagem na estrutura final. O processo de montagem começa quando as peças necessárias são sintetizadas e a concentração de proteínas estruturais na célula é suficiente para dirigir o processo termodinamicamente, de modo muito parecido com a reação de cristalização. O processo de montagem pode ser facilitado por proteínas de armação ou outras proteínas, algumas das quais são ativadas ou liberam energia na proteólise. Por exemplo, a clivagem da proteína VP0 do poliovírus libera o peptídeo VP4, que solidifica o capsídeo. O sítio e o mecanismo de montagem do vírion na célula dependem de onde ocorre a replicação do genoma, e se a estrutura final é um capsídeo

descoberto ou um vírus envelopado. A montagem do nucleocapsídeo de DNA para outros vírus, que não os poxvírus, ocorre no núcleo e requer transporte das proteínas do vírion para dentro do núcleo. A montagem dos vírus de RNA e dos poxvírus ocorre no citoplasma. Os capsídeos dos vírus podem ser montados como estruturas vazias (procapsídeos) para serem preenchidos com o genoma (p. ex., picornavírus) ou podem ser montados em volta do genoma. Os nucleocapsídeos dos retrovírus, dos togavírus e dos vírus de RNA de fita negativa montam-se em volta do genoma e são, subsequentemente, incluídos num envelope. O nucleocapsídeo helicoidal dos vírus de RNA de fita negativa inclui a RNA polimerase RNA-dependente necessária para a síntese de RNAm na célula-alvo. Nos vírus envelopados, as glicoproteínas virais recém-sintetizadas e processadas são transferidas para a membrana celular pelo transporte vesicular. A aquisição de um envelope ocorre após a associação do nucleocapsídeo com regiões que contêm glicoproteínas virais das membranas celulares do hospedeiro, em um processo chamado brotamento. As proteínas da matriz para alguns vírus de RNA de fita negativa revestem e promovem a adesão de nucleocapsídeos com a membrana modificada por glicoproteína. À medida que mais interações ocorrem, a membrana envolve o nucleocapsídeo e o vírus brota da membrana. O tipo de genoma e a sequência de proteínas das glicoproteínas determinam o local de brotamento. A maioria dos vírus de RNA brota da membrana plasmática e o vírus é liberado da célula ao mesmo tempo sem matar a célula. Flavivírus, coronavírus e buniavírus adquirem seu envelope por brotamento na membrana do retículo endoplasmático e na membrana do Golgi e podem permanecer associados à célula nessas organelas. O nucleocapsídeo do HSV monta-se no núcleo e brota dentro e então fora do retículo endoplasmático. O nucleocapsídeo é despejado dentro do citoplasma, proteínas virais associam-se ao capsídeo e então o envelope é adquirido por brotamento dentro de uma membrana da rede trans-Golgi decorada com as 10 glicoproteínas virais. O vírion é transportado para a superfície da célula e liberado por exocitose, na lise celular, ou transmitido através de pontes célula-célula. Os vírus utilizam diferentes truques para garantir que todas as suas partes sejam montadas em vírions completos. A RNA polimerase requerida pela infecção por vírus de RNA de fita negativa é carreada no genoma como um nucleocapsídeo helicoidal. O vírus da imunodefificiência humana (HIV) e outros genomas de retrovírus são empacotados num procapsídeo que consiste em uma poliproteína contendo protease, polimerase, integrase e proteínas estruturais. Esse procapsídeo liga-se às membranas modificadas por glicoproteína viral e o vírion brota da membrana. A protease codificada pelo vírus é ativada dentro do vírion e cliva a poliproteína para produzir o nucleocapsídeo final e infeccioso, além das proteínas necessárias, dentro do envelope. A montagem dos vírus com genomas segmentados, como influenza ou reovírus, requer o acúmulo de uma cópia de cada segmento de gene. Os segmentos agrupam-se dentro das estruturas criadas pelas proteínas virais. Erros são cometidos pela polimerase viral e durante a montagem do vírus. Vírions vazios e vírions contendo genomas defeituosos são produzidos. Como resultado, a razão entre partícula e vírus infeccioso, também chamada de razão de partícula para unidade formadora de placas , é alta, normalmente maior que 10, e durante a rápida replicação viral pode chegar até a 104. Os vírus defeituosos podem ocupar o maquinário necessário para a replicação normal do vírus (p. ex., liga-se ao receptor) para impedir (interferir com) a produção de vírus ( partículas defeituosas de interferência ). Liberação Os vírus podem ser liberados das células após a lise celular, por exocitose ou pelo brotamento da membrana plasmática. Os vírus de capsídeo descoberto são geralmente liberados depois da lise celular. A liberação de muitos vírus envelopados ocorre após o brotamento da membrana plasmática, sem matar a célula. A sobrevivência da célula permite a produção e a liberação contínuas de vírus a partir dessa fábrica. A lise e o brotamento da membrana plasmática são meios eficientes de liberação. Os vírus que brotam ou adquirem sua membrana no citoplasma (p. ex., flflavivírus, poxvírus) permanecem associados com a célula e são liberados por exocitose ou lise celular. Os vírus que se ligam aos receptores de ácido siálico (p. ex., ortomixovírus, certos paramixovírus) podem ter também uma neuraminidase (NA). A NA remove receptores potenciais de ácido siálico das glicoproteínas do vírion e da célula do hospedeiro para impedir a aglutinação e facilitar a liberação. Fonte: Microbiologia médica 8ed 2017 Murray, Rosenthal, Pfaller

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