Ciencias da Natureza e
Suas Tecnologias
Biologia
Prof. João Karllos
HUMANOS E VÍRUS: UMA
UNIÃO DURADOURA
Texto I
O estudo da evolução humana tem priorizado os ancestrais
hominídeos e desconsiderado os outros organismos que se
desenvolveram no mesmo ambiente que a espécie humana.
Espécies usadas na alimentação, espécies predadoras
e agentes causadores de doenças desempenharam funções
importantes na evolução humana. Como causa significativa de
mortalidade e morbidade (enfermidade) e graças à sua capacidade
de atuar como parasitas genéticos moleculares, os vírus ocupam
uma posição estratégica na evolução de seus hospedeiros.
Já faz algumas décadas que a luta contra as doenças
infecciosas vem sendo considerada um importante processo
evolutivo. Uma doença que mata ou diminui a fertilidade de
determinada espécie pode ser considerada um agente seletivo.
Ela pode trazer vantagens ou desvantagens para uma espécie
em competição com outras. A maioria das espécies apresenta
diversidade genética para a formação de anticorpos que atuam
na resistência a doenças. Considerando-se a velocidade com que
novos patógenos se desenvolvem (em geral muito mais rápido
que as defesas do hospedeiro), é interessante que o hospedeiro
possua diversidade genética e elevada taxa de mutação nos lócus
gênicos relacionados à resistência a doenças.
Os vírus podem afetar também a evolução de seus
hospedeiros, interagindo diretamente com seu DNA.
Devido à sua simplicidade estrutural e sua dependência da
maquinaria de replicação e transcrição da célula hospedeira,
os vírus atuam como parasitas genéticos moleculares, podendo
alterar o genoma do hospedeiro. Os vírus animais são agrupados
em famílias, de acordo com a natureza de seu genoma viral:
existem vírus de DNA de fita dupla, vírus de DNA de fita simples,
vírus de RNA de fita dupla, vírus de RNA de fita simples.
Os últimos, de acordo com sua estratégia de replicação, podem
ser de fita positiva ou de fita negativa (retrovírus).
O genoma de quase todos os vírus de DNA é constituído por DNA
de fita dupla, semelhante ao genoma das células que infectam. Essa
similaridade em estrutura e replicação propicia a esses vírus de DNA uma
relação molecular muito íntima com o genoma de seus hospedeiros, ao
qual são capazes de se integrar, sendo passados para a próxima geração
como se fossem uma característica mendeliana. Comparados com os
vírus de RNA, os vírus de DNA tendem a infectar tipos específicos de
células de uma única espécie hospedeira. Muitos vírus de DNA adotam
a persistência como estratégia de vida, o que resulta em infecções
crônicas e latentes do hospedeiro com longos períodos de inatividade
do vírus e também em sua capacidade de se manter em pequenas
populações de hospedeiros por períodos prolongados. Os vírus de DNA
tendem, portanto, a ser mais estáveis que os vírus de RNA.
“
12
nº
O genoma de
quase todos os
vírus de DNA
é constituído
por DNA de
fita dupla,
semelhante ao
genoma das
células que
infectam.
”
Ciências da Natureza e Suas Tecnologias
Os primeiros hominídeos, provavelmente, já transportavam vários tipos de vírus de DNA, que se diversificaram e migraram juntamente
com a população humana. As filogenias desses grupos de vírus coincidem com as relações evolutivas de seus hospedeiros primatas,
indicando um padrão de coevolução.
O genoma de aproximadamente 70% dos vírus que infectam animais se apresenta na forma de RNA. O processo de replicação desses
vírus é mais propenso a erros, com elevadas taxas de substituição de nucleotídeos (de 10 a 100 mil vezes maior que as dos vírus de DNA
e genoma celular) pelas enzimas virais, que tipicamente não possuem sistema de reparo (detecção do nucleotídeo emparelhado de forma
incorreta e substituição pelo nucleotídeo correto). Desse modo, os vírus de RNA possuem elevada taxa de mutação, o que lhes confere
incrível capacidade de se adaptar a novos hospedeiros e de aumentar sua virulência. Os vírus de RNA são menos específicos em relação
ao hospedeiro que os vírus de DNA e podem se transmitir facilmente entre diferentes espécies animais: quase todas as zoonoses virais
(doenças transmitidas por qualquer animal para o ser humano) e vírus emergentes são vírus de RNA.
Apesar de alguns vírus de RNA causarem infecções inaparentes em hospedeiros que são seus reservatórios naturais, a maioria
realiza ciclos contínuos de replicação e montagem de novos vírus, que afetam o hospedeiro.
A maioria dos vírus de RNA que afeta humanos foi adquirida mais recentemente, durante o Período Neolítico, há aproximadamente
10 mil anos, quando os seres humanos e os animais domésticos entraram em contato mais íntimo, e os excedentes agrícolas e a
diminuição da vida nômade atraíram os roedores transportadores de doenças.
Os retrovírus são vírus de RNA, e esse ácido nucleico é transcrito de forma reversa por uma enzima do próprio vírus, chamada
transcriptase reversa. Com isso, gera-se uma cópia de DNA a partir do RNA. Essa cópia, chamada provírus, incorpora-se ao DNA nuclear
da célula hospedeira e pode ser transcrita em moléculas de RNA. Estas passam para o citoplasma, onde comandam a síntese de proteínas
virais, gerando muitos novos vírus. As taxas de mutação dos retrovírus são ainda maiores que as dos demais vírus de RNA.
O provírus inserido no genoma celular pode ser replicado pela DNA polimerase da célula hospedeira com taxa de erro muito menor.
Integrados ao genoma hospedeiro, esses vírus escapam igualmente da detecção pelo sistema imunológico, tornando-se semelhantes aos
vírus de DNA. Os retrovírus que tendem a se integrar ao genoma, como o vírus dos linfócitos T humanos (HTLV), são caracterizados por
menores taxas de mutação e menor diversidade de sequência nucleotídica, enquanto os retrovírus que produzem ciclos contínuos de
replicação, como o vírus da imunodeficiência humana (HIV), apresentam populações geneticamente mais diversas e taxas de mutação
mais rápidas. Estima-se que exista um nucleotídeo diferente no genoma do HIV para cada ser humano infectado.
Os provírus integrados ao genoma do hospedeiro, conhecidos como retrovírus endógenos e que perderam a capacidade de
produzir partículas infecciosas, tiveram suas sequências nucleotídicas multiplicadas e inseridas em vários pontos do genoma
hospedeiro. Estima-se que 8% do genoma humano seja constituído por sequências de retrovírus endógenos.
Dada sua habilidade em se inserir em regiões adjacentes aos lócus gênicos, os retrovírus endógenos humanos podem ter
afetado diretamente a expressão gênica do hospedeiro e participado do processo evolutivo humano.
Traduzido e adaptado por Sônia Lopes e Luciano Luna Rodrigues, em dezembro de 2004, do artigo “Role of Viruses in Human Evolution”, de Linda M. Van Blerkon,
publicado no Yearbook of Physical Anthropology, v. 46, p. 14-46, 2003.
VACINAS GENÉTICAS
Texto II
As vacinas tradicionais consistem principalmente de agentes causadores de doenças (patógenos) mortos ou enfraquecidos, ou
de fragmentos ou toxinas desses patógenos.
O principal objetivo das vacinas é preparar o sistema imunitário para combater vírus, bactérias ou outros parasitas perigosos o
mais rápido possível, antes que esses patógenos ganhem uma base segura dentro do organismo. As vacinas conseguem esse efeito,
fazendo o sistema imunitário se comportar como se o corpo estivesse sendo invadido por um patógeno, o que o leva a produzir
anticorpos para combater os invasores.
Numa infecção real, o sistema imunitário responde à presença dos antígenos – substâncias estranhas ao corpo –, representados por
proteínas ou polissacarídeos produzidos pelo patógeno.
Duas respostas podem ocorrer por parte do organismo, ambas orquestradas pelos leucócitos presentes no sangue:
1. A resposta humoral, comandada pelos linfócitos B, que atua sobre os patógenos e antígenos extracelulares. Essas células
secretam moléculas de anticorpos, que se unem aos agentes infecciosos, neutralizando-os ou carimbando-os para serem destruídos
por outras células do sistema imunitário.
2. Outro ataque, liderado pelos linfócitos T assassinos. As células infectadas mostram, sobre a superfície celular, partes das
proteínas sintetizadas pelo DNA do patógeno como se fossem bandeiras, sinalizando para os linfócitos T que estão infectadas. Esses
linfócitos destroem então as células e, por tabela, os invasores intracelulares.
Além da eliminação dos invasores, a ativação do sistema imunitário contra um patógeno específico leva à criação das células de memória,
que podem atacar e destruir o mesmo patógeno no futuro.
A constituição e a duração da imunização proporcionada pelas vacinas tradicionais variam. Aquelas baseadas em patógenos mortos
(raiva, gripe e hepatite A) ou em antígenos isolados dos patógenos (tétano, difteria e hepatite B) ativam somente a resposta humoral
primária, e não as células T assassinas. Essas respostas são insuficientes contra muitos dos microrganismos que invadem as células
posteriormente. Além disso, a proteção conferida por essas vacinas diminui gradualmente ao longo do tempo, tornando-se necessária a
aplicação de reforços periódicos.
As vacinas constituídas por vírus atenuados preservam os mecanismos de que os vírus dispõem para se ligar às células
hospedeiras, introduzir seu material genético e comandar a síntese de proteínas virais, ou de antígenos, que serão mostrados pelas
células infectadas. Dessa maneira, essas vacinas estimulam o ataque pelos linfócitos T assassinos e pelos anticorpos sintetizados
pelos linfócitos B. Essa dupla atividade é essencial para o bloqueio da infecção viral e para assegurar a imunidade. Além disso, essas
vacinas (como as do sarampo, catapora, rubéola, caxumba e pólio) frequentemente conferem imunidade para o resto da vida. Por
isso, são consideradas o padrão ouro das vacinas existentes.
Mas as vacinas com o patógeno atenuado também podem causar problemas. Elas podem gerar a doença em pessoas cujo
sistema imunitário se encontre comprometido, como pacientes com câncer em tratamento quimioterápico, portadores do vírus
2
FB NO ENEM
Ciências da Natureza e Suas Tecnologias
HIV e idosos. Esses indivíduos também podem contrair doenças de pessoas saudáveis, vacinadas recentemente. Além disso, os vírus
enfraquecidos podem sofrer mutações e restaurar a virulência. Essas vacinas também podem conter contaminantes, que são subprodutos
indesejáveis do processo de fabricação, capazes de disparar no organismo reações alérgicas e outras reações inconvenientes.
As vacinas genéticas são completamente diferentes das vacinas tradicionais. As mais estudadas consistem de plasmídeos, que são
pequenas moléculas circulares de DNA encontradas no citoplasma bacteriano mas incapazes de produzir uma infecção. Os plasmídeos
usados na imunização são alterados para transportar genes específicos para um ou mais antígenos (proteínas) de um patógeno
selecionado. Elas são aplicadas por meio de injeções intramusculares ou por um mecanismo conhecido como revólver genético, que
consiste em colocar os plasmídeos dentro de microesferas de ouro e dispará-las contra a pele do paciente, utilizando para isso um
disparador de alta pressão.
Uma vez dentro das células, alguns plasmídeos conseguem penetrar no núcleo, onde os genes que codificam os antígenos são transcritos
em moléculas de RNA mensageiro, as quais são subsequentemente traduzidas em proteínas antigênicas no citoplasma. Os antígenos são
anunciados ao sistema imunitário de dois modos: eles podem simplesmente deixar a célula, ou podem ser quebrados em fragmentos e
acoplados às proteínas do complexo de histocompatibilidade (MHC). Quando acoplados, migram até a membrana celular e expõem esses
fragmentos do lado externo das células, facilitando a atuação das outras células do sistema imunitário.
Com todas essas características, as vacinas de DNA, quando desenvolvidas para serem utilizadas em pessoas, preservarão todos
os aspectos positivos das vacinas existentes e evitarão seus riscos. Além do mais, não poderão causar infecções, pois não possuem
os genes necessários para a replicação do patógeno. Podem ainda – o que constitui uma vantagem – ser produzidas em grandes
quantidades, utilizando a tecnologia do DNA recombinante, o que diminui os custos da produção. Também podem ser construídas para
transportar genes de diferentes linhagens de vírus e bactérias, fornecendo imunidade contra vários patógenos ao mesmo tempo. Além
de tudo, os genes transferidos por essas vacinas resultam em antígenos específicos, contra os quais a resposta imunológica é desejada,
resultando numa resposta imunitária mais específica por parte do organismo.
Alguns pesquisadores estão testando vacinas compostas de RNA. A vantagem desse tipo de vacina seria a velocidade, pois, uma
vez dentro das células, o RNA seria rapidamente traduzido em proteínas antigênicas. Entretanto, a molécula de RNA é menos estável
que a de DNA, uma característica que pode dificultar a produção e a distribuição dessas vacinas.
A ideia de que genes poderiam atuar como vacinas surgiu nas décadas de 1950/60, quando se constatou que a entrada de genes
estranhos em células animais poderia disparar a síntese de proteínas codificadas pelos genes invasores, bem como a síntese de anticorpos
contra essas proteínas estranhas. Entre as décadas de 1970/80, tentando desenvolver a terapia gênica (a substituição de genes defeituosos
por genes normais), os cientistas notaram que as proteínas sintetizadas pelos genes terapêuticos introduzidos em determinadas células eram
destruídas pelo corpo do animal. Isso acontecia por uma razão muito simples: reação imunitária a proteínas desconhecidas.
Foi a partir de 1990 que os pesquisadores começaram a investigar se a resposta imunitária indesejável para os genes terapêuticos
não poderia ser usada na vacinação e se as vacinas de DNA não poderiam estimular o sistema imunológico de roedores e primatas a
produzir linfócitos B e T contra patógenos diferentes.
O primeiro teste em humanos foi realizado em 1995, quando plasmídeos contendo genes do HIV foram inoculados em portadores
do vírus. Poucos resultados conclusivos foram obtidos até o momento. Algumas dúvidas precisam ser respondidas a respeito das vacinas
de DNA quanto à toxicidade dos plasmídeos em relação às células ou se esse DNA estranho pode levar a uma resposta imunológica
dirigida ao próprio DNA.
Texto traduzido e adaptado por Sônia Lopes e Luciano Luna Rodrigues, em dezembro de 2004, a partir do artigo “Genetic Vaccines”, escrito por David B. Weiner e Ronald C.
Kennedy e publicado na Revista Scientific American, v. 281, p. 34-41, 1999.
VERSÃO FRANCESA DA DIETA DA PROTEÍNA QUER
GANHAR OS EUA
Texto III
Pierre Dukan já foi descrito como o “Dr. Atkins francês”.
Milhões já experimentaram seu método, que promete perda de peso imediata e manutenção vitalícia, sem fome nem contagem de calorias.
O livro dele vendeu 3,5 milhões de cópias em francês e foi traduzido em 14 línguas. No próximo mês, será lançado nos Estados Unidos,
como “The Dukan Diet”.
A obra será promovida com uma campanha nacional de imprensa, rádio e TV, além de Facebook e Twitter.
A dieta ganhou presença tão grande na cultura francesa que qualquer figura pública que tenha perdido peso é rotulada de “dukannista”.
No Reino Unido, a imprensa relata que Carole Middleton, mãe da futura princesa Kate, aderiu à dieta por causa do casamento, em abril.
Críticos veem a dieta Dukan como uma versão requentada da dieta Atkins: um método simples, centrado nas proteínas, que divide os
alimentos em categorias boas e más e se baseia em afirmações de um médico cheio de entusiasmo, mas com pouca base científica.
A dieta tem quatro fases. Na primeira, a pessoa come alimentos ricos em proteínas e livres de gorduras na quantidade que quiser,
incluindo farelo de aveia.
Na segunda fase, são introduzidos legumes e verduras; a terceira acrescenta duas fatias de pão, uma porção de queijo e frutas, duas
porções de carboidratos e refeições semanais de “comemoração”, com vinho e sobremesa (a dieta é francesa, afinal).
Na fase final, são seis dias por semana de “vale tudo” e um dia de retorno à fase um, de proteínas apenas – pelo resto de sua vida.
A Associação Dietética Britânica tachou a dieta como uma das cinco piores de 2011.
Michele Fitoussi, colunista da Revista Elle, comentou: “É claro que você perde peso. Você fica tão entediado comendo apenas fatias de
peru e imitação de caranguejo que perde o desejo de comer.”
A pesquisadora Chloe Chateu, que trabalha para um site francês, experimentou o regime quando voltou para casa mais pesada, após um
ano no Reino Unido. Ela diz ter perdido 6,3kg em menos de três semanas, mas recuperou parte do peso e pretende fazer a dieta outra vez,
apesar de ter um problema renal e enxaquecas.
http://www1.folha.uol.com.br/equilibrioesaude/891796-versao-francesa-da-dieta-da-proteina-quer-ganhar-os-eua.shtml.
21/03/2011 – 14h56.
FB NO ENEM
3
Ciências da Natureza e Suas Tecnologias
EXERCÍCIOS
1. De acordo com a análise do texto I e de seus conhecimentos, marque a opção correta.
A) O processo de evolução humana deve ser encarado apenas do ponto de vista das mudanças morfofisiológicas dos hominídeos ao
longo de milhares de anos.
B) Doenças que matam ou reduzem a fertilidade atuam de modo indireto no processo evolucionário dos humanos.
C) Infere-se no texto que os vírus de RNA obedecem aos princípios da Primeira Lei de Mendel.
D) O processo de coevolução entre primatas e vírus pode ser observado a partir de análises comparativas de suas respectivas filogenias.
E) O percentual de vírus de RNA que infecta animais é dobro do percentual de vírus de DNA.
2. Ainda de acordo com a análise do texto I e de seus conhecimentos, marque a opção correta.
A) A replicação dos vírus de RNA é um processo bastante vulnerável a mutações, mesmo tendo esses vírus mecanismos enzimáticos de
correção dessas alterações genômicas.
B) De acordo com o texto, o vírus da gripe suína é um exemplo de retrovírus, já que esses patógenos estão comumente associados a
zoonoses animais.
C) O vírus da imunodeficiência humana apresenta uma taxa de mutação maior que do HTLV, visto que o primeiro está mais associado a
infecções crônicas latentes com longos períodos de inatividade do viral.
D) Infere-se no texto que 92% do genoma humano foi formado a partir de retrovírus exógenos.
E) O sistema de transcrição e tradução em hominídeos não sofreu influências virais ao longo da evolução dos humanos.
3. De acordo com o texto II e com seus conhecimentos, marque a opção correta.
A) As vacinas convencionais são pouco eficientes pelo fato de usarem substâncias lipídicas como estimulantes antigênicos do corpo.
B) A imunidade humoral é de natureza específica visto que as imunoglobulinas produzidas pelos plasmócitos se encaixam no antígeno
como um sistema chave-fechadura.
C) A imunidade celular é secundária à resposta da imunidade humoral, atuando sempre que a primeira não consegue destruir o agente
invasor.
D) As vacinas convencionais são altamente eficazes, pois dispensam a repetição de doses para garantir a imunização do indivíduo.
E) O processo de memória é comum na imunidade humoral, mas raro na celular.
4. De acordo com o texto II e com seus conhecimentos, marque a opção correta.
A) As vacinas com partículas virais são mais eficazes que as com vírus atenuados, pois enquanto aquelas ativam os linfócitos-B, essas
ativam somente os linfócitos-T.
B) A técnica aplicada para introduzir os plasmídeos no interior das células é denominada de biobalística, sendo mais eficaz nas células
com parede celular.
C) Os plasmídeos são DNAs circulares extraídos do nucleoide bacteriano, que geralmente possuem genes de resistência a antibióticos.
D) Uma grande vantagem das vacinas genômicas é o fato de promoverem a ativação da resposta celular via linfócito-T, garantindo uma
resposta mais eficaz pelo sistema imune.
E) As vacinas gênicas ainda precisam de melhoramentos, pelo fato de que, em alguns casos, ocorrem no interior das células do paciente
replicação do patógeno.
5. De acordo com o texto III e com seus conhecimentos, marque a opção correta.
A) A dieta das proteínas reduz a secreção de insulina, pois nela há um baixo consumo de carboidratos.
B) Infere-se no texto que o indivíduo que adere a tal dieta somente deva se alimentar de proteínas.
C) Segundo os especialistas, a dieta não tem contraindicações pelo fato de não comprometer nenhum sistema fisiológico.
D) Não há relatos de indivíduos que tiveram recidiva de ganho de peso corporal após terem aderido à dieta.
E) O vinho na dieta é de total importância, visto ser rico em peptídeos de baixo peso molecular.
GABARITO (V. 11)
1
E
2
3
4
5
A
B
E
B
Professor Colaborador: Sérgio Matos
4
FB NO ENEM
OSG: 45009/11 - TC/Pablo V> - REV.:AR