Introdução à Virologia
Estrutura, Morfologia e Replicação Viral
Prof Flávio Borges
Ubiquidade dos vírus
• Todos e qualquer organimo é potencialmente parasitado por
algum tipo de vírus
• Consequência evolutiva
Natureza predatória: todo virus é um
parasita obrigatório
Co-evolução Vírus Hospedeiro
Resultante: prejuízo de
funções celulares normais
Moldar características da célula
para favorecer sua replicação
Doença = Alteração de função
ou característica celular/tecidual,
ou morte celular, gerada pela
infecção
Pressão seletiva
sobre o hospedeiro
Contra-adaptação do hospedeiro
(em detrimento do virus)
Contra-contra-adaptação
do virus
Pressão seletiva sobre o vírus
Contra-contra-contra-adaptação
do hospedeiro
Co-evolução Vírus Hospedeiro
Tendência ao equilíbrio
Diminuição das pressões seletivas
Virulência: medida empírica da quantidade de dano
que um determinado virus causa ao hospedeiro
Doenças graves representam
desequilíbrio Vírus/Hospedeiro
Manutenção das viroses
(controle da letalidade)
Doenças emergentes
Co-evolução Vírus Hospedeiro
• Conceito errado: adaptação virus/hospedeiro e equilíbrio não
implicam, necessariamente, em ausência de doença
O vírus não se “importa” se ele vai causar ou não dano ao hospedeiro – adaptação significa apenas
que ele deve adquirir nível de virulência suficiente que permita sua replicação e transmissão ANTES
da falência do hospedeiro
Vírus do trato respiratório
superior – Gripe
Transmissão aérea
Tosse, escorrimento
nasal, espirro
Vírus entérico – Rotavírus
Transmissão por
fezes contaminadas
Vírus causadoes de DST
Poxvírus (varíola)
Transmissão por contato
Lesões externas
Arbovírus - Dengue)
Transmissão por vetor
artrópode
Prostração do hospedeiro
Diarréia
Favorecimento
da transmissão
Retrovirus (+ 50 virus)
-Imunodeficiência
-Leucemia
-Hiperplasias
Herpesvirus (+50 virus)
-Cânceres
-Catapora
Adenovirus (49 sorotipos)
-Doenças respiratórias
-Hiperplasia
Importância dos
Vírus
-Herpes Zoster
-Herpes labial/genital
-Encefalites
-Herpes Ocular
Poxvirus (5 virus)
-Hiperplasias
-Doença Sistêmica
-Canceres
-Pustulação
Médica
Picornavirus (+100 virus)
-Polio
-Gripes
Paramyxovirus (+50 virus e sorotipos)
-Enteroviroses
-Caxumba
-Hepatite A
-Sarampo
Filovirus (2 virus)
-Doenças respiratórias
-Febre hemorrágica
Rabdovirus (8 sorotipos)
-Raiva
Astrovirus (8sorotipos)
-Gastroenterites
Calicivirus (9 sorotipos)
-Gastroenterites
Togavirus (23 virus)
-Rubéola
-Encefalites
-Poliartrites
-Pustulação (rash)
Coronavirus (2 virus)
-Resfriados
-gastrites
Arenavirus (+20 virus)
-Febre Hemorrágica
-Encefalites
-Hiperplasia
Flavivirus (+50 sorotipos)
-Encefalites
Reovirus (# indeterminado)
-Dengue
-Gastroenterites infantis
-Febre Amarela
-Hepatite C, E e G
Orthomyxovirus (# indeterminado)
-Gripes severas
-Doenças respiratórias Hepadnavirus (1 virus)
-Hepatite
-Cancer
Bunyavirus (+50 virus)
-Febre hemorrágica
-Encefalites
Rotavirus (+50 sorotipos)
-Pustulação
-Gastroenterites
-Exantema subito
Agricultural
Econômica
Veterinária
Papilomavirus (+100 sorotipos)
-Verrugas
-Condilomas genitais
-Hiperplasias
-Cânceres
Tamanho dos vírus
Tamanho da partícula: 15 a
300 nm
1nm = 1/10.000.000 cm
Vírus Vaccínia / Varíola (maior vírus
animal/humano)
Vírus da Poliomielite (menor vírus humano)
Estrutura Viral Básica
Capsídeo (proteína)
Envelope
(Lipídeos + receptores)
Cerne (DNA ou RNA)
Espículas ou receptores virais
Proteínas e carboidratos
VIRUS NÃO ENVELOPADO
VIRUS ENVELOPADO
Genoma Viral
Trasncriptase Reversa
Tipos de estruturas
Capsídeo Helicoidal
Subunidades protéicas são equivalentes
entre si e estão ligadas de modo a
formar um eixo de rotação ao redor do
ácido nucléico)
Ex:Vírus do Sarampo, Caxumba, Raiva
Tipos de estruturas
Capsídeo Helicoidal
Vírus Helicoidal não-envelopado
Vírus Helicoidal envelopado
Tipos de estruturas
Capsídeo Icosaédrico
Capsídeo construído por CAPSÔMEROS que se ligam formando
um sólido geométrico (icosaedro)
As subunidades do capsideo estão localizadas ao redor dos
vértices ou faces do icosaedro.
Um icosaedro é formado por 20 triângulos eqüiláteros organizados
sobre a face de uma esfera.
Ex:Herpesvírus
Poliovírus
Adenovírus
Tipos de estruturas
Estrutura Complexa
Subunidades protéicas do capsídeo se ligam
formando estrutura complexa, sem conformação
geométrica definida
Ex: Varíola, Vaccínia, Ebola
Tipos de estruturas
Capsídeo Binária
O capsídeo viral pode ser dividido em apenas dois planos
idênticos
Ex: Bacteriófago T4
Princípios da replicação Viral
Vírus são Parasitas intracelulares obrigatórios
Os ciclos replicativos dos vírus variam de acordo com a
duração, local da multiplicação, destino da célula
infectada (ciclo lítico ou não) e produtividade viral.
Alguns vírus são capazes de entrar em estados latentes,
onde não há produção de progênie viral
Replicação Viral
6 fases
Membrana
Citoplasmática
2 - Penetração
3 - Desnudamento
Vírion
1 - Adsorção
Receptor
celular
6 - Liberação
4 - Biossíntese
Meio Extracelular
Citoplasma
5 - Morfogênese
Replicação Viral
1 - Adsorção
• Ligação específica entre os receptores virais e receptores
celulares localizados na membrana citoplasmática
Receptor Viral
Replicação Viral
1 - Adsorção
• Receptores virais estão diretamente relacionados com Tropismo
celular/tecidual e a especificidade de hospedeiro
CD4+
Linfócito T
CD4 Humano
CD4-
Neurônio
x
x
CD4 Felino
HIV
Fibroblasto
x
CD4-
x
CD4 Aviário
Replicação Viral
1 - Adsorção
•
Em adição aos receptores primários, alguns vírus também interagem com
receptores secundários (co-receptores). A ligação pode ocorrer ao vírus nativo ou
a formas virais alteradas como resultado de sua ligação ao receptor primário.
Receptor
Celular
Co-receptor Celular
Replicação Viral
1 - Adsorção
• A etapa de adsorção viral pode ser bloqueada
pela presença de inibidores específicos
x
Replicação Viral
2 - Penetração
a) Fusão de Membranas
Membrana Celular
Envelope Viral
Receptor
Celular
Receptor Viral
Citoplasma
Citoplasma
Citoplasma
Replicação Viral
2 - Penetração
b) Endocitose mediada por Receptor
b.1 – Fusão do endossomo
Citoplasma
Citoplasma
Citoplasma
Citoplasma
Citoplasma
Replicação Viral
2 - Penetração
b) Endocitose mediada por Receptor
b.2 – Lise do endossomo
Citoplasma
Citoplasma
Citoplasma
Citoplasma
Citoplasma
Replicação Viral
2 - Penetração
• Como o vírus induz a formação do endossomo após sua
ligação?
Processo fisiológico comum da via endocítica
Endocitose dependente de Clatrina
Endocitose dependente de Caveolina
Endocitose dependente de “Lipid-rafts”
Ligante
Receptor Celular
Membrana
citoplasmática
Sinalização
Recrutamento de proteínas
indutoras de endocitose
Replicação Viral
Endocitose
dependente de
clatrina
2 - Penetração
Endocitose
independente de
clatrina/caveolina
Fusão de membranas
Endocitose
dependente de
caveolina
Replicação Viral
3 - Desnudamento
• A etapa de desnudamento ocorre, em muitos casos, simultaneamente à
penetração, e consiste na degradação do capsídeo/nucleocapsídeo viral
seguido da exposição do material genético do vírus no respectivo sítio
replicativo
Ácido nucléico exposto
no sítio replicativo
Penetração
Desnudamento
Replicação Viral
3 - Desnudamento
Exemplos:
Sindbis Virus (Togaviridae)
Influenza Virus (Orthomyxoviridae)
Bacteriófago T4
Replicação Viral
4 - Biossíntese
• Para conseguir expressão, replicação e o “alastramento” de seus
genes, os diferentes vírus evoluíram muitas estratégias genéticas e
bioquímicas diferentes, dependendo de fatores tais como:
– Natureza do material genético viral
– Características fisiológico-bioquímicas da célula hospedeira
– Sítio de replicação intracelular
Replicação Viral
4 - Biossíntese
1
Estratégia de Síntese protéica:
genoma Monocistrônico (RNA)
RNA genômico
mRNA único
Poliproteína
Processamento
proteolítico
Poliovirus (Picronaviridae)
Proteínas individuais
Replicação Viral
4 - Biossíntese
2
Estratégia de Síntese protéica:
genoma Policistrônico (DNA / RNA)
Parainfluenza Virus (Paramyxoviridae)
RNA genômico
Vários mRNAs individuais
Proteínas individuais
Replicação Viral
5 - Morfogênese
Conceito: Montagem das subunidades protéicas (e dos componentes da
membrana no caso dos vírus envelopados) e empacotamento do ácido nucléico
viral, com formação de novas partículas virais completas em um determinado sítio
da célula.
Sítio
Citoplasmático
Sítio nuclear
Tradução em Ribossomos livres
Modificações pós-traducionais
Vias secretórias celulares
Sinais de localização nuclear
Sinais de exportação nuclear
Replicação Viral
5 - Morfogênese
• Sítios replicativos = Fábricas virais
Replicação Viral
5 - Morfogênese
Montagem das subunidades protéicas e empacotamento do ácido nucléico viral
Replicação Viral
5 - Morfogênese
•
Vírus envelopados: Vírus não são capazes de sintetizar lipídeos. Assim
envelopes devem ser adquiridos de compartimentos membranosos da
célula (previamente modificados por proteínas virais)
Replicação Viral
6 - Liberação
• O processo de liberação está
intimamente relacionado com
as características biológicas
do vírus
– Envelopado x Não-envelopado
– Lítico x Lisogênico
– Sítio de Replicação celular
Replicação Viral
6 - Liberação
• Modelo simples – Ciclo lítico x Ciclo lisogênico (bacteriófago T4)
Brotamento
Fusão de
envelope externo
Replicação Viral
Liberação propulsionada
6 – Liberação – Modelos complexos